MATLAB編程基礎(chǔ)第12講--二維及特殊坐標(biāo)系二維繪圖

1、1第十二講第六章 圖形基礎(chǔ)二維及特殊坐標(biāo)系二維繪圖梁丙臣26.1 二維繪圖二維繪圖一、一、 繪制單根二維曲線繪制單根二維曲線plot函數(shù)的基本調(diào)用格式為：函數(shù)的基本調(diào)用格式為：plot(x,y) 其中其中x和和y為長度相同為長度相同的向量，分別用于存的向量，分別用于存儲(chǔ)儲(chǔ)x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。坐標(biāo)數(shù)據(jù)。3例例1 在在0 x2 區(qū)間內(nèi)，繪制曲線區(qū)間內(nèi)，繪制曲線 y=2e-0.5xcos(4x)程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)4plot函數(shù)最簡單的調(diào)用格式是只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)：函數(shù)最簡單的調(diào)用格式是

2、只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)：plot(x)在這種情況下，當(dāng)在這種情況下，當(dāng)x是實(shí)向量時(shí)，以該向量元素的下標(biāo)為橫是實(shí)向量時(shí)，以該向量元素的下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，這實(shí)際上是繪坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，這實(shí)際上是繪制折線圖。制折線圖。x=0:0.1:2*3.14plot(x);或者或者x=0:0.1:2*3.14y=sin(x);plot(y);5二、二、 繪制多根二維曲線繪制多根二維曲線1plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式 (1) 當(dāng)當(dāng)x是向量，是向量，y是有一維與是有一維與x同維的矩陣同維的矩陣時(shí)時(shí)，則繪制出多根不同顏色的曲線。，則繪制出多根不同

3、顏色的曲線。曲曲線條數(shù)等于線條數(shù)等于y矩陣的另一維數(shù)矩陣的另一維數(shù)，x被作為被作為這些曲線共同的橫坐標(biāo)。這些曲線共同的橫坐標(biāo)。 (2) 當(dāng)當(dāng)x,y是同維矩陣時(shí)，則以是同維矩陣時(shí)，則以x,y對(duì)應(yīng)列元對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。數(shù)等于矩陣的列數(shù)。6 (3) 對(duì)只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)的對(duì)只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)，函數(shù)，當(dāng)輸入?yún)?shù)是實(shí)矩陣時(shí)，則按列繪制當(dāng)輸入?yún)?shù)是實(shí)矩陣時(shí)，則按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的曲線每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的曲線，曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。當(dāng)輸入?yún)?shù)是復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列分

4、別當(dāng)輸入?yún)?shù)是復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列分別以元素實(shí)部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制以元素實(shí)部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制多條曲線。多條曲線。72含多個(gè)輸入?yún)?shù)的含多個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)函數(shù)調(diào)用格式為：調(diào)用格式為：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分別組成一組向量對(duì)，分別組成一組向量對(duì)，每一組向量對(duì)的長度可以不同每一組向量對(duì)的長度可以不同。每一向。每一向量對(duì)可以繪制出一條曲線，這樣可以在量對(duì)可以繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。(1) 當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時(shí)，當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩

5、陣形式時(shí)，配對(duì)的配對(duì)的x,y按對(duì)應(yīng)按對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。等于矩陣的列數(shù)。8例例2 分析下列程序繪制的曲線。分析下列程序繪制的曲線。x1=linspace(0,2*pi,100);x2=linspace(0,3*pi,100);x3=linspace(0,4*pi,100);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=x1;x2;x3;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1)93具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形在在MATLAB中，如果需要繪制出具有不同

6、縱坐標(biāo)標(biāo)中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個(gè)圖形，可以使用度的兩個(gè)圖形，可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調(diào)用繪圖函數(shù)。調(diào)用格式為：格式為：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1,y1對(duì)應(yīng)一條曲線，對(duì)應(yīng)一條曲線，x2,y2對(duì)應(yīng)另一條曲線。橫對(duì)應(yīng)另一條曲線。橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左縱坐標(biāo)用于坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左縱坐標(biāo)用于x1,y1數(shù)據(jù)對(duì)，右縱坐標(biāo)用于數(shù)據(jù)對(duì)，右縱坐標(biāo)用于x2,y2數(shù)據(jù)對(duì)。數(shù)據(jù)對(duì)。10例例3 用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下

7、：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);114圖形保持圖形保持hold on/off命令控制是保持原有圖形還是刷新原有圖形，命令控制是保持原有圖形還是刷新原有圖形，不帶參數(shù)的不帶參數(shù)的hold命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。12例例4 采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2

8、*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1)hold ony2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);hold off13三、三、 設(shè)置曲線樣式設(shè)置曲線樣式MATLAB提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定所繪曲線的線提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)，它們可以組合使用。例型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)，它們可以組合使用。例如，如，“b-.”表示藍(lán)色點(diǎn)劃線，表示藍(lán)色點(diǎn)劃線，“y:d”表示黃色虛線并用表示黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí)，菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí)，MATLAB規(guī)定，規(guī)定

9、，線型一律用實(shí)線，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次。線型一律用實(shí)線，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次。要設(shè)置曲線樣式可以在要設(shè)置曲線樣式可以在plot函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用格式為：格式為：plot(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,xn,yn,選項(xiàng)選項(xiàng)n)14例例5 在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲線線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)，標(biāo)記兩，標(biāo)記兩曲線交叉點(diǎn)。曲線交叉點(diǎn)。程序如下：程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*

10、x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)1e-2); %查找查找y1與與y2相等點(diǎn)相等點(diǎn)(近似相等近似相等)的下標(biāo)的下標(biāo)x1=x(k); %取取y1與與y2相等點(diǎn)的相等點(diǎn)的x坐標(biāo)坐標(biāo)y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1); %求求y1與與y2值值相等點(diǎn)的相等點(diǎn)的y坐標(biāo)坐標(biāo)plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);15四、四、 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制1圖形標(biāo)注圖形標(biāo)注有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式為：有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式為：title(圖形名稱圖形名稱)xl

11、abel(x軸說明軸說明)ylabel(y軸說明軸說明)text(x,y,圖形說明圖形說明)legend(圖例圖例1,圖例圖例2,)16函數(shù)中的說明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)中的說明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)的ASCII字符外，字符外，還可使用還可使用LaTeX格式的控制字符，這樣就可以在格式的控制字符，這樣就可以在圖形上添加希臘字母、數(shù)學(xué)符號(hào)及公式等內(nèi)容。圖形上添加希臘字母、數(shù)學(xué)符號(hào)及公式等內(nèi)容。例如，例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)將得到將得到標(biāo)注效果標(biāo)注效果sin(t+)。17例例6 在在0 x2 區(qū)間內(nèi)，繪制曲線區(qū)間內(nèi)，繪制曲線y1=2e-0.5x和和y2=cos(4

12、x)，并給圖形添加圖形標(biāo)注。，并給圖形添加圖形標(biāo)注。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x);plot(x,y1,x,y2)title(x from 0 to 2pi); %加圖形標(biāo)題加圖形標(biāo)題xlabel(Variable X); %加加X軸說明軸說明ylabel(Variable Y); %加加Y軸說明軸說明text(0.8,1.5,曲線曲線y1=2e-0.5x); %在指定位置在指定位置添加圖形說明添加圖形說明text(2.5,1.1,曲線曲線y2=cos(4pix); legend(y1, y2) %加圖例加圖例

13、182坐標(biāo)控制坐標(biāo)控制axis函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：axis equal：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長刻度。：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長刻度。axis square：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系(缺省為矩形缺省為矩形)。axis auto：使用缺省設(shè)置。：使用缺省設(shè)置。axis off：取消坐標(biāo)軸。：取消坐標(biāo)軸。axis on：顯示坐標(biāo)軸。：顯示坐標(biāo)軸。19給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用grid命令來控制。命令來控制。grid on/off命令命令控

14、制是畫還是不畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的控制是畫還是不畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的grid命令命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。給坐標(biāo)加邊框用給坐標(biāo)加邊框用box命令來控制。命令來控制。box on/off命令控命令控制是加還是不加邊框線，不帶參數(shù)的制是加還是不加邊框線，不帶參數(shù)的box命令在兩命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。20例例7 在同一坐標(biāo)中，可以繪制在同一坐標(biāo)中，可以繪制3個(gè)同心圓，并加坐標(biāo)控制。個(gè)同心圓，并加坐標(biāo)控制。程序如下：程序如下：t=0:0.01:2*pi;x=exp(i*t);y=x;2*x;3*x;plot(y)grid on; %加網(wǎng)格線加網(wǎng)格線bo

15、x on; %加坐標(biāo)邊框加坐標(biāo)邊框axis equal %坐標(biāo)軸采用等刻度坐標(biāo)軸采用等刻度21五、圖形的可視化編輯五、圖形的可視化編輯MATLAB 6.5版本在圖形窗口中提供了可視化的圖版本在圖形窗口中提供了可視化的圖形編輯工具，利用圖形窗口菜單欄或工具欄中的形編輯工具，利用圖形窗口菜單欄或工具欄中的有關(guān)命令可以完成對(duì)窗口中各種圖形對(duì)象的編輯有關(guān)命令可以完成對(duì)窗口中各種圖形對(duì)象的編輯處理。處理。在圖形窗口上有一個(gè)菜單欄和工具欄。菜單欄包含在圖形窗口上有一個(gè)菜單欄和工具欄。菜單欄包含F(xiàn)ile、Edit、View、Insert、Tools、Window和和Help共共7個(gè)菜單項(xiàng)，工具欄包含個(gè)菜單項(xiàng)

16、，工具欄包含11個(gè)命令按鈕。個(gè)命令按鈕。22六六 對(duì)函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)對(duì)函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)fplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為： fplot(fname,lims,tol,選項(xiàng)選項(xiàng))其中其中fname為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，lims為為x,y的取值范圍，的取值范圍，tol為相對(duì)允許誤差，其系統(tǒng)默認(rèn)為相對(duì)允許誤差，其系統(tǒng)默認(rèn)值為值為2e-3。選項(xiàng)定義與。選項(xiàng)定義與plot函數(shù)相同。函數(shù)相同。23例例8 用用fplot函數(shù)繪制函數(shù)繪制f(x)=cos(tan(x)的曲線。的曲線。命令如下：命令如下：fplot(cos(tan(pi*x), 0,1

17、,1e-4)24七七 圖形窗口的分割圖形窗口的分割subplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：subplot(m,n,p)該函數(shù)將當(dāng)前圖形窗口分成該函數(shù)將當(dāng)前圖形窗口分成mn個(gè)繪圖區(qū)，即個(gè)繪圖區(qū)，即每行每行n個(gè)，共個(gè)，共m行，區(qū)號(hào)按行優(yōu)先編號(hào)，且選行，區(qū)號(hào)按行優(yōu)先編號(hào)，且選定第定第p個(gè)區(qū)為當(dāng)前活動(dòng)區(qū)。在每一個(gè)繪圖區(qū)允個(gè)區(qū)為當(dāng)前活動(dòng)區(qū)。在每一個(gè)繪圖區(qū)允許以不同的坐標(biāo)系單獨(dú)繪制圖形。許以不同的坐標(biāo)系單獨(dú)繪制圖形。25縮放圖形縮放圖形zoom off 關(guān)閉交互式放大功能關(guān)閉交互式放大功能zoom out 將系統(tǒng)轉(zhuǎn)回非放大狀態(tài)，并將將系統(tǒng)轉(zhuǎn)回非放大狀態(tài)，并將圖形恢復(fù)原狀圖形恢復(fù)原狀zoom re

18、set 系統(tǒng)將記住當(dāng)前圖形的放大系統(tǒng)將記住當(dāng)前圖形的放大狀態(tài)，作為放大狀態(tài)的設(shè)置值，以后使?fàn)顟B(tài)，作為放大狀態(tài)的設(shè)置值，以后使用。用。26 6.3 特殊二維圖形繪制特殊二維圖形繪制一、其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖一、其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖1對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形MATLAB提供了繪制提供了繪制對(duì)數(shù)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線對(duì)數(shù)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線的函數(shù)，的函數(shù)，調(diào)用格式為：調(diào)用格式為：semilogx(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)semilogy(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)loglog(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)例例11 繪制繪制y=10 x2的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖并與的對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖并與直角線性坐標(biāo)圖進(jìn)行比較。直角線性坐標(biāo)圖進(jìn)行比較