第三講：Matlab繪圖

1、Matlab 繪圖Matlab 繪圖繪圖如何畫出如何畫出 ysin(x) 在在 0, 2*pi 上的圖像？上的圖像？q 手工作圖手工作圖Matlab 繪圖繪圖u 找點(diǎn)：找點(diǎn)： x=0, pi/4, pi/2, 3*pi/4, pi, u 計算函數(shù)值：計算函數(shù)值： y=sin(0), sin(pi/3), sin(pi/2), u 描點(diǎn)：在坐標(biāo)系中畫出這些離散點(diǎn)描點(diǎn)：在坐標(biāo)系中畫出這些離散點(diǎn)u 用直線或曲線連接這些點(diǎn)，得到函數(shù)的大致圖形用直線或曲線連接這些點(diǎn)，得到函數(shù)的大致圖形q Matlab 作圖作圖Matlab 繪圖繪圖u 給出離散點(diǎn)列：給出離散點(diǎn)列： x=0:pi/10:2*piu 計算函

2、數(shù)值：計算函數(shù)值： y=sin(x)u 畫圖：用畫圖：用 matlab 二維繪圖命令二維繪圖命令 plot 作出函數(shù)圖形作出函數(shù)圖形 plot(x,y) 例例： x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x); plot(x,y);Matlab 二維作圖二維作圖u plot(x,y)q 基本形式基本形式l x, y 都是向量，則以都是向量，則以 x 中元素為橫坐標(biāo)，中元素為橫坐標(biāo)， y 中元素為中元素為縱坐標(biāo)作平面曲線。此時縱坐標(biāo)作平面曲線。此時 x, y 必須具有必須具有相同長度相同長度。 x, y 都是矩陣，則將都是矩陣，則將 x 的列和的列和 y 中相應(yīng)的列相組合，中相應(yīng)的列相組合，繪

3、制多條平面曲線。此時繪制多條平面曲線。此時 x, y 必須具有必須具有相同的大小相同的大小。 x 是向量是向量, y 是矩陣，若是矩陣，若 x 的長度與的長度與 y 的行數(shù)相等，則的行數(shù)相等，則將將 x 與與 y 中的各列相對應(yīng)，繪制多條平面曲線；否則，中的各列相對應(yīng)，繪制多條平面曲線；否則，若若 x 的長度與的長度與 y 的列數(shù)相等，則將的列數(shù)相等，則將 x 與與 y 中的各行相中的各行相對應(yīng)，繪制多條平面曲線。此時對應(yīng)，繪制多條平面曲線。此時 x 的長度必須等于的長度必須等于 y 的行數(shù)或列數(shù)的行數(shù)或列數(shù)。plot 舉例舉例 x=0:0.1:4*pi; y=cos(x); plot(x,y

4、);例例：y=cos(x) 在在 0, 4*pi 上的圖像上的圖像自己動手指出以下各個繪圖命令的輸出圖形分別是什么，并上機(jī)驗(yàn)證指出以下各個繪圖命令的輸出圖形分別是什么，并上機(jī)驗(yàn)證 t=0 1; x=1 2; y=x;3 4; z=y;5 6; plot(t,x); plot(t,y); plot(t,y); plot(t,z); plot(t,z);Matlab 二維作圖二維作圖u plot(y): : 繪制繪制向量向量 y 中中元素的線性圖元素的線性圖q 基本形式基本形式（續(xù)）（續(xù)）例例： y=0,0.48,0.84,1,0.91,6.14; plot(y); figure(2); plot

5、(1:length(y), y)自己動手x=1:length(y);plot(x,y);以下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)，以下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)，等價于：等價于：plot(Y): : 當(dāng)當(dāng) Y 是矩陣時的圖形是什么？是矩陣時的圖形是什么？ Y=1 2; 3 3; 2 5; plot(Y); plot(Y); q 點(diǎn)和線的基本屬性點(diǎn)和線的基本屬性圖形的屬性圖形的屬性u plot(x,y,string)其中其中 string 是用是用 單引號單引號 括起來的字符串，用來指定圖括起來的字符串，用來指定圖形的屬性形的屬性（點(diǎn)、線的形狀和顏色）（點(diǎn)、線的形狀和顏色）屬性可以全部指定，也屬性可以全部

6、指定，也可以只指定其中某幾個可以只指定其中某幾個排列順序任意排列順序任意紅色、虛線、紅色、虛線、離散點(diǎn)用加號離散點(diǎn)用加號藍(lán)色、點(diǎn)劃線藍(lán)色、點(diǎn)劃線離散點(diǎn)為菱形離散點(diǎn)為菱形黑色、實(shí)線黑色、實(shí)線離散點(diǎn)用星號離散點(diǎn)用星號 x=0:0.2:2*pi; plot(x,cos(x); plot(x,cos(x),r+:); plot(x,cos(x),bd-.); plot(x,cos(x),k*-);圖形的基本屬性圖形的基本屬性線型線型點(diǎn)標(biāo)記點(diǎn)標(biāo)記顏色顏色- - 實(shí)線實(shí)線: : 虛線虛線-.-. 點(diǎn)劃線點(diǎn)劃線- 間斷線間斷線. . 點(diǎn)點(diǎn)o o 小圓圈小圓圈x x 叉子符叉子符+ + 加號加號* * 星號星

7、號s s 方格方格d d 菱形菱形 朝上三角朝上三角v v 朝下三角朝下三角 朝右三角朝右三角 legend(cos(x);例例：圖形的其他屬性圖形的其他屬性u 在指定地方添加文本text(x,y,string1,string2, .) text(pi/2,cos(pi/2),leftarrowy=cos(x);xlable, ylabel, text 命令也可以指定文本的屬性直觀方法：可以直接在圖象上進(jìn)行編輯其他相關(guān)命令其他相關(guān)命令u 保持當(dāng)前窗口的圖像hold on 或或 hold offu 新建繪圖窗口figure(n)u 顯示網(wǎng)格grid on 或或 grid off其他相關(guān)命令其他相

8、關(guān)命令u 劃分繪圖區(qū)域subplot(m,n,p)怎樣在一個怎樣在一個繪圖區(qū)域繪圖區(qū)域內(nèi)繪制多個函數(shù)的圖像內(nèi)繪制多個函數(shù)的圖像 ?將一個繪圖窗口分割成將一個繪圖窗口分割成 m*n 個子區(qū)域，并個子區(qū)域，并 按行按行 從左至從左至右右 依次編號依次編號 。p 表示第表示第 p 個繪圖子區(qū)域。個繪圖子區(qū)域。 x=-pi:pi/10:pi; subplot(2,2,1);plot(x,sin(x); subplot(2,2,2);plot(x,cos(x); subplot(2,2,3);plot(x,x.2); subplot(2,2,4);plot(x,exp(x);例例：同時繪制多個函數(shù)圖像同

9、時繪制多個函數(shù)圖像u plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2, . ,xn,yn,sn)屬性選項(xiàng)屬性選項(xiàng)可以省略可以省略等價于：等價于：hold onplot(x1,y1,s1)plot(x2,y2,s2).plot(xn,yn,sn)圖形的其他屬性圖形的其他屬性 x=-pi:pi/10:pi; y=sin(x); plot(x,y,rh:,linewidth,2, . markeredgecolor,b, . markerfacecolor,g)例例：q 線條的粗細(xì)，字體大小，坐標(biāo)軸屬性等。linewidth： 指定線條的粗細(xì)指定線條的粗細(xì)markeredgecolor: 指定標(biāo)記的邊

10、緣色指定標(biāo)記的邊緣色markerfacecolor: 指定標(biāo)記表面的顏色指定標(biāo)記表面的顏色注：注：1) 屬性與屬性的值是成對出現(xiàn)的屬性與屬性的值是成對出現(xiàn)的 2) 更多屬性參見更多屬性參見 plot 的聯(lián)機(jī)幫助的聯(lián)機(jī)幫助空間三維作圖空間三維作圖q 三維曲線 ： plot3設(shè)三維曲線的參數(shù)方程為：x=x(t),y=y(t),z=z(t),則其圖形可由下面的命令繪出：例：例：三維螺旋線三維螺旋線plot3的用法與的用法與 plot 類似類似 t=0:0.1:10*pi; x=2*t; y=sin(t); z=cos(t); plot3(x,y,z);plot3(x,y,z,s)空間三維作圖空間三維

11、作圖q 空間曲面 空間三維作圖空間三維作圖q 空間曲面 l mesh(Z) ：繪出矩陣?yán)L出矩陣 Z 的三維消隱圖。的三維消隱圖。l mesh(x,y,Z) x, y 是向量，是向量，length(x)=n，length(y)=m，m,n=size(Z)l mesh(X,Y,Z) 繪制由矩陣?yán)L制由矩陣 X,Y,Z 所確定的曲面所確定的曲面網(wǎng)格圖網(wǎng)格圖1212Xnnxxxxxx 1111Znmmnzzzz 1122Ymmyyyyyy (,)ijijijijP xyz(,)jijjiixy zP空間三維作圖空間三維作圖q 帶等高線的帶等高線的空間曲面 meshc調(diào)用方式與調(diào)用方式與 mesh 相同，

12、在相同，在 mesh 基礎(chǔ)上增加等高線基礎(chǔ)上增加等高線meshz調(diào)用方式與調(diào)用方式與 mesh 相同，在相同，在 mesh 基礎(chǔ)上屏蔽邊界面基礎(chǔ)上屏蔽邊界面q 屏蔽邊界面的屏蔽邊界面的空間曲面 空間三維作圖空間三維作圖u 網(wǎng)格生成函數(shù)：網(wǎng)格生成函數(shù)：meshgridx, y 為給定的向量，為給定的向量，X, Y 是網(wǎng)格劃分后得到的網(wǎng)格矩陣是網(wǎng)格劃分后得到的網(wǎng)格矩陣u 繪制由函數(shù)繪制由函數(shù) z=z(x,y) 確定的曲面時，首先需產(chǎn)生一個確定的曲面時，首先需產(chǎn)生一個網(wǎng)格矩陣，然后計算函數(shù)在各網(wǎng)格點(diǎn)上的值。網(wǎng)格矩陣，然后計算函數(shù)在各網(wǎng)格點(diǎn)上的值。若 x = y, 則可簡寫為 X,Y= meshgri

13、d(x)X,Y= meshgrid(x,y)空間三維作圖空間三維作圖 x=-8:0.5:8; y=-8:0.5:8; X,Y=meshgrid(x,y); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; mesh(X,Y,Z)例：由函數(shù) 確定的曲面 2222sinxyzxy 繪圖區(qū)域取為 -8,8-8,8q 點(diǎn)點(diǎn) 線線二維作圖機(jī)制二維作圖機(jī)制例：y = sin(x), 0 x x=0:0.5:2*pi; y=sin(x); plot(x,y,.)先畫點(diǎn)，后連線一、畫點(diǎn)一、畫點(diǎn)q 點(diǎn)點(diǎn) 線線二維作圖舉例二維作圖舉例例：y = sin(x), 0 x x=0:0.5:2*pi;

14、 y=sin(x); plot(x,y,r.-)先畫點(diǎn)，后連線二、連線二、連線二維作圖舉例二維作圖舉例 x=0:0.1:2*pi; y=sin(x); plot(x,y,.)加密：取更多的點(diǎn)加密：取更多的點(diǎn) x=0:0.1:2*pi; y=sin(x); plot(x,y,.-) x=0:0.1:2*pi; y=sin(x); plot(x,y)q 例：三維螺線 Matlab 空間曲線繪圖舉例空間曲線繪圖舉例x=t, y=sin(t), z=cos(t), 0 t t=0:0.5:20; x=t; y=sin(t); z z=cos(t); plot3(x,y,z,.-) t=0:0.5:20

15、; x=t; y=sin(t); z z=cos(t); plot3(x,y,z,.)空間曲線作圖舉例空間曲線作圖舉例 t=0:0.1:20; x=t; y=sin(t); z z=cos(t); plot3(x,y,z) t=0:0.1:20; x=t; y=sin(t); z z=cos(t); plot3(x,y,z,.-)nnmmmnxxxxxxxxx 111212122212Xnnmmmnyyyyyyyyy 111212122212Ynnmmmnzzzzzzzzz 111212122212Z線線: 分別沿分別沿 x 方向和方向和 y 方向方向 連接這些點(diǎn)即可得到連接這些點(diǎn)即可得到空間

16、曲面作圖空間曲面作圖先畫點(diǎn) (x,y,z)，后連線，構(gòu)成曲面網(wǎng)格圖點(diǎn)點(diǎn): :),(ijijijzyxnjmi, 1, 1q 例：“墨西哥帽子”空間曲面作圖舉例空間曲面作圖舉例確定的曲面其中由函數(shù) ,/ )sin( 22yxrrrz( a x a, -a y x=-8:0.5:8; y=-8:0.5:8; X,Y=meshgrid(x,y); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; mesh(X,Y,Z)1) x 與 y 可以取不同的步長2) 注意這里采用的數(shù)組運(yùn)算epseps？最后一個命令能否改為最后一個命令能否改為 mesh(Z)？X,Y=meshgrid(-8:

17、0.5:8);例：繪制等高線 meshc空間曲面作圖舉例空間曲面作圖舉例 X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshc(X,Y,Z)例：繪制邊界面屏蔽 meshz空間曲面作圖舉例空間曲面作圖舉例 X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshz(X,Y,Z)空間三維作圖空間三維作圖q 空間曲面其它作圖函數(shù) u sphere(n) 專用于繪制單位球面專用于繪制單位球面mesh 繪制網(wǎng)格圖，surf 繪制著色的三維表面圖u surf(X,Y

18、,Z) 繪制由矩陣?yán)L制由矩陣 X,Y,Z 所確定的曲面圖，參數(shù)含義同所確定的曲面圖，參數(shù)含義同 meshsphere 只能畫單位球面！只能畫單位球面！自己動手繪制球面繪制球面 x2 + y2 + z2 = 16X,Y,Z=sphere(n)surf 作圖舉例作圖舉例 X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surf(X,Y,Z)mesh 與與 surf 的比較的比較如果沒有給出如果沒有給出 n 的值，的值，則系統(tǒng)默認(rèn)為則系統(tǒng)默認(rèn)為 n=20sphere 作圖作圖u 其它調(diào)用方式：axis auto 自動模式，使得圖形的

19、坐標(biāo)滿足圖中的一切元素自動模式，使得圖形的坐標(biāo)滿足圖中的一切元素axis equal 各坐標(biāo)軸采用等長刻度各坐標(biāo)軸采用等長刻度axis square 使繪圖區(qū)域?yàn)檎叫问估L圖區(qū)域?yàn)檎叫蝍xis on/off 恢復(fù)恢復(fù)/取消對坐標(biāo)軸的一切設(shè)置取消對坐標(biāo)軸的一切設(shè)置axis manual 以當(dāng)前的坐標(biāo)限制圖形的繪制（多圖時）以當(dāng)前的坐標(biāo)限制圖形的繪制（多圖時） 更多參見更多參見 axis 的聯(lián)機(jī)幫助的聯(lián)機(jī)幫助坐標(biāo)軸控制坐標(biāo)軸控制axis(xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax)作用：控制坐標(biāo)軸的顯示范圍作用：控制坐標(biāo)軸的顯示范圍q 坐標(biāo)軸控制命令： axisu r,

20、 g, b 都是 0 1 之間的一個數(shù)u s 為字符串，表示所采用的色系，常用的值有顏色映象顏色映象 相應(yīng)的顏色系相應(yīng)的顏色系 顏色映象顏色映象 相應(yīng)的顏色系相應(yīng)的顏色系autumn紅黃色系紅黃色系hsv色調(diào)飽和色系色調(diào)飽和色系gray線性灰色系線性灰色系hot黑紅黃白色系黑紅黃白色系cool青和洋紅色系青和洋紅色系 pink柔和色系柔和色系圖像的著色方案圖像的著色方案colormap(r g b) 或或 colormap(s)q colormap: 設(shè)置繪圖的著色方案u ezplot(f)上的圖形繪制 22 在區(qū)間 xf(x)fMatlab 符號作圖符號作圖q 二維曲線繪圖： ezplot上的圖形繪制 在區(qū)間 bxaf(x)fu ezplot(f,a,b)上的圖形 22,22 在區(qū)間 0),(yxyxfu ezplot(f(x,y)( , )0 , f x yaxb cyd在區(qū)間上的圖形u ezplot(f(x,y),a