matlab數(shù)據(jù)的可視化

第3章數(shù)據(jù)的可視化3.1二維繪圖3.2特殊圖形和坐標(biāo)的繪制3.3MATLAB的圖形窗口3.4基本三維繪圖命令

3.1二維繪圖

3.1.1繪圖的一般步驟1.曲線數(shù)據(jù)準(zhǔn)備2.指定圖形窗口和子圖位置3.繪制圖形4.設(shè)置坐標(biāo)軸和圖形注釋5.僅對三維圖形使用的著色和視點等設(shè)置6.圖形的精細(xì)修飾7.按指定格式保存或?qū)С鰣D形3.1.2基本繪圖函數(shù)MATLAB7.3中最基本的繪圖函數(shù)是繪制曲線函數(shù)plot。plot(y) %繪制以y為縱坐標(biāo)的二維曲線plot(x,y) %繪制以x為橫坐標(biāo)y為縱坐標(biāo)的二維曲線plot(x1,y1,x2,y2…) %在同一窗口繪制多條二維曲線例3-3

繪制矩陣y為2×3的曲線圖>>y=[123;456];>>plot(y)y是2×3的矩陣，每列畫一條曲線共3條，第一條線縱坐標(biāo)畫的是[14]兩點。例3-4

繪制方波信號，如圖3-4所示。>>x=[011223344];>>y=[110011011];>>plot(x,y)練習(xí)例3-6x是矩陣，分別繪制x與y1和x與y2的曲線，已知y1是向量且長度與x的行數(shù)相等，y2是矩陣且與x尺寸相同，曲線分別如圖3-6a和3-6b所示。>>x=[1:4;2:5;3:6]x=123423453456>>y1=[123] %y1長度與x的行數(shù)相等y1=123>>plot(x,y1)3.1.3多個圖形的繪制1.同一個窗口多個子圖使用subplot函數(shù)建立子圖，subplot函數(shù)的命令格式如下：subplot(m,n,i) %將窗口分成(m×n)幅子圖中，第i幅為當(dāng)前圖說明：subplot中的逗號（,）可以省略；子圖的編排序號原則是：左上方為第1幅，先從左向右后從上向下依次排列，子圖彼此之間獨立。例3-8

在同一個窗口中建立四個子圖，在子圖中分別繪制sin(x)、cos(x)、sin(2x)和cos(2x)曲線，如圖3-8所示。>>x=0:0.1:10;>>subplot(2,2,1)%第一行左圖>>plot(x,sin(x))>>subplot(2,2,2)%第一行右圖>>plot(x,cos(x))>>subplot(2,2,3)%第二行左圖>>plot(x,sin(2*x))>>subplot(2,2,4)%第二行右圖>>plot(x,cos(2*x))2.雙縱坐標(biāo)圖雙縱坐標(biāo)圖是指在同一個坐標(biāo)系中使用左右兩個不同刻度的坐標(biāo)軸。plotyy(x1,y1,x2,y2) %以左、右不同的縱軸繪制兩條曲線3.同一窗口多次疊繪使用hold命令可以保留原圖形，使多個plot函數(shù)在一個坐標(biāo)系中不斷疊繪。holdon、holdoff、hold、holdall。4.指定圖形窗口figure(n) %產(chǎn)生新圖形窗口練習(xí)3.1.4設(shè)置曲線繪制方式、坐標(biāo)軸和圖形注釋1.曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點形在plot函數(shù)中還可以通過字符串參數(shù)來設(shè)置曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點形等，命令格式如下：plot(x,y,’s’)說明：s為字符串，設(shè)置曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點形等的，線型、顏色與數(shù)據(jù)點形參數(shù)。例3-11

在圖形中設(shè)置曲線的不同線型和顏色并繪制圖形，如圖3-11所示。>>x=0:0.2:10;>>y=exp(-x);>>plot(x,y,'ro-.') >>holdon>>z=sin(x);>>plot(x,z,'m+:')2.設(shè)置坐標(biāo)軸3.分隔線和坐標(biāo)框4.圖形注釋圖形注釋是對打開的正在編輯的圖形進(jìn)行文字標(biāo)注，文字標(biāo)注包括設(shè)置標(biāo)題（title）、設(shè)置坐標(biāo)軸標(biāo)簽（label）、設(shè)置圖例（legend）和添加標(biāo)注元素（annotation）。5．使用鼠標(biāo)添加注釋文字gtext('s')%用鼠標(biāo)把字符串放在圖形上gtext({'s1','s2','s3',...}) %一次將多個的字符串分行放置在圖形上gtext({'s1';'s2';'s3';...}) %一次放置一個字符串分多次放置在圖形上6.使用鼠標(biāo)獲取圖形數(shù)據(jù)[x,y]=ginput(n) %用鼠標(biāo)從圖形上獲取n個點的坐標(biāo)(x,y)說明：參數(shù)n應(yīng)為正整數(shù)，是通過鼠標(biāo)從圖上獲得數(shù)據(jù)點的個數(shù)；x、y用來存放所取點的坐標(biāo)是列向量，每次獲取的坐標(biāo)點為列向量的一個元素。3.2特殊圖形和坐標(biāo)的繪制

3.2.1特殊圖形繪制在MATLAB7.3的Workspace窗口中，如果選擇了Workspace窗口中的某個內(nèi)存變量，單擊工具欄中的繪制列數(shù)據(jù)曲線按鈕（Plot），出現(xiàn)下拉的菜單可以繪制各種不同的特殊圖形。1.柱狀圖柱狀圖常用于對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，便于觀察在一定時間段中數(shù)據(jù)的變化趨勢，比較不同組數(shù)據(jù)集以及單個數(shù)據(jù)在所有數(shù)據(jù)中的分布情況，特別適用于少量且離散的數(shù)據(jù)。bar(x,y,width,參數(shù)) %畫柱狀圖2.面積圖面積圖與柱狀圖相似，只不過是將一組數(shù)據(jù)的相鄰點連接成曲線，然后在曲線與橫軸之間填充顏色，適合于連續(xù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計顯示。area(x,y) %畫面積圖

3.餅形圖餅形圖適用于顯示向量或矩陣中各元素占總和的百分比。pie(x,explode,'label') %畫二維餅形圖x是向量，用于繪制餅形圖；explode是與x同長度的向量，用來決定是否從餅圖中分離對應(yīng)的一部分塊，非零元素表示該部分需要分離；'label'是用來標(biāo)注餅形圖的字符串?dāng)?shù)組。練習(xí)4.直方圖直方圖又稱為頻數(shù)直方圖，適于顯示數(shù)據(jù)集的分布情況并具有統(tǒng)計的功能。hist(y,n) %統(tǒng)計每段的元素個數(shù)并畫出直方圖N=hist(y,x) %統(tǒng)計出每段元素個數(shù)圖3-20繪制直方圖說明：n分段的個數(shù)，n省略時則默認(rèn)為分成10段；x是向量，用于指定所分每個數(shù)據(jù)段的中間值；y可以是向量或矩陣，如果是矩陣則按列分段；N是每段元素個數(shù)，N可省略，省略時繪制圖形。例3-18

繪制直方圖統(tǒng)計并顯示數(shù)據(jù)，如圖3-20所示。>>x=randn(100,1)%產(chǎn)生100個正態(tài)分布的隨機數(shù)>>subplot(2,1,1)>>hist(x,20) %分20段>>subplot(2,1,2)>>hist(x,-3:1:3) %確定每段中間值>>sum((x<=2.5)&(x>1.5))%計算1.5～2.5間的元素個數(shù)5.離散數(shù)據(jù)圖（1）stem函數(shù)將數(shù)據(jù)用一個垂直于橫軸的火柴棒表示，火柴頭的小圓表示數(shù)據(jù)點。stem(x,y,參數(shù)) %繪制火柴桿圖（2）stairs函數(shù)stairs函數(shù)用于繪制階梯圖，命令格式如下：圖3-21火柴桿圖和階梯圖stairs(x,y,'線型') %繪制階梯圖6.誤差條圖誤差條圖是用來繪制誤差的條形圖，顯示沿著曲線的誤差，常用于數(shù)理統(tǒng)計。errorbar(X,Y,E,'線型') %繪制在(X,Y)處長為E的誤差條errorbar(X,Y,L,U,'線型') %繪制在(X,Y)處向下長為L向上長為U的誤差條7.向量圖（1）compass函數(shù)compass函數(shù)繪制的圖中每個數(shù)據(jù)點都是以原點為起點的帶箭頭的線段，稱為羅盤圖compass(u,v,'線型')%繪制橫坐標(biāo)為u縱坐標(biāo)為v的羅盤圖（2）feather函數(shù)feather函數(shù)是在直角坐標(biāo)系中繪圖，起點為X軸上間隔單位長度的刻度點，稱為羽毛圖，feather(u,v,'線型')%繪制橫坐標(biāo)為u縱坐標(biāo)為v的羽毛圖（3）quiver函數(shù)quiver函數(shù)繪制向量場，也是在直角坐標(biāo)系中繪圖，常用于繪制梯度場，quiver(x,y,u,v)%繪制以(x,y)為起點，橫縱坐標(biāo)為(u,v)的向量場3.2.2特殊坐標(biāo)軸圖形繪制1.極坐標(biāo)圖polar(theta,rho,參數(shù)) %根據(jù)相角theta和離原點的距離rho繪制極坐標(biāo)圖例3-21使用polar函數(shù)來繪制極坐標(biāo)圖。>>theta=0:0.1:2*pi;>>r1=sin(theta);>>r2=cos(theta);%在極坐標(biāo)中繪制兩條曲線>>polar([theta,theta],[r1,r2],'r')

2.對數(shù)坐標(biāo)圖對數(shù)坐標(biāo)圖是指坐標(biāo)軸的刻度不是線性刻度而是對數(shù)刻度，semilogx和semilogy函數(shù)分別繪制對X軸和Y軸的半對數(shù)坐標(biāo)圖，loglog是雙對數(shù)坐標(biāo)圖。semilogx(x1,y1,'線型',x2,y2,'線型',……) %繪制x為對數(shù)的多條曲線semilogy(x1,y1,'線型',x2,y2,'線型',……) %繪制y為對數(shù)的多條曲線loglog(x1,y1,'線型',x2,y2,'線型',……) %繪制x、y都為對數(shù)的多條曲線例3-22

計算對數(shù)幅頻特性，橫坐標(biāo)為w按對數(shù)坐標(biāo)，繪制半對數(shù)坐標(biāo)如圖3-25a，繪制雙對數(shù)坐標(biāo)圖如圖3-25b所示。>>w=logspace(-1,2,10);>>Lw=-20*log10(sqrt((0.05*w).^2+1));>>semilogx(w,Lw)>>loglog(w,Lw)3.3MATLAB的圖形窗口

3.3.1圖形窗口界面1.工具欄MATLAB7.3圖形窗口有三個工具欄，如圖3-27所示，包括圖形窗口工具欄、照相工具欄和繪圖編輯工具欄。2.菜單圖形窗口的菜單包括“File”、“Edit”、“View”、“Insert”、“Tools”、“Desktop”、“Window”和“Help”。

3.面板MATLAB7.3的交互式圖形工具主要包括圖形面板、繪圖瀏覽器和屬性編輯器三個面板。練習(xí)3.3.2圖形的打印和輸出1.圖形的打印在MATLAB中對圖形打印可以通過打印預(yù)覽窗口進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置打印到紙或文件，并可以進(jìn)行頁面設(shè)置、打印預(yù)覽。2.圖形的輸出（1）導(dǎo)出圖形文件在MATLAB7.3中導(dǎo)出圖形文件使用菜單“File”→“ExportSetup…”。圖形文件的保存格式有.fig、.bmp、.emf、.jpg、.pdf、.tif、.pcx和.png等常用圖形文件格式。3.4基本三維繪圖命令

3.4.1三維曲線圖plot3(x,y,z,'線型') %繪制三維曲線說明：x，y，z必須是相同尺寸的數(shù)組，當(dāng)是向量時則繪制一條三維曲線，當(dāng)是矩陣時繪制多條曲線，三維曲線的條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。3.4.2三維曲面圖三維曲面圖包括三維網(wǎng)線圖和三維表面圖，三維曲面圖與三維曲線圖的不同是三維曲線圖是以線來定義而三維曲面圖是以面來定義，因此面上的點都要連接起來。1.產(chǎn)生矩形網(wǎng)格[X,Y]＝meshgrid(x,y) %產(chǎn)生XY矩形網(wǎng)格說明：x和y分別是有n個和m個元素的一維數(shù)組，X和Y都是n×m的矩陣，每個（X,Y）對應(yīng)一個網(wǎng)格點；如果y省略，則X和Y都是n×n的矩陣。2.三維網(wǎng)線圖三維網(wǎng)線圖就是將平面上的網(wǎng)格點（X,Y）對應(yīng)z值的頂點畫出，并將各頂點用線連接起來。mesh(X,Y,Z,C)%繪制網(wǎng)格點數(shù)據(jù)對應(yīng)的三維網(wǎng)線例3-26

繪制z=x2+y2的三維網(wǎng)線圖>>x=0:10;>>[X,Y]=meshgrid(x) %y省略則表示x=y >>Z=X.^2+Y.^2;>>mesh(X,Y,Z)3.三維表面圖三維表面圖與網(wǎng)線圖相似，但不同的是網(wǎng)線圖中網(wǎng)格范圍內(nèi)的區(qū)域為空白