第四講的圖形功能

第四講的圖形功能第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日一、圖形窗口創(chuàng)建圖形窗口的命令為figure，有兩種調(diào)用格式：figure/figure(n)也可以由菜單創(chuàng)建：File->New->Figure圖形窗口的操作及控制第4講Matlab的圖形功能

>>figure(1)>>x=0:0.1:1;>>y=sin(x);>>plot(x,y)第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

二、二維平面圖形與坐標(biāo)系

1.幾個(gè)基本的繪圖命令

a.線性坐標(biāo)曲線

plot

函數(shù)命令plot是MATLAB二維曲線繪圖中最簡單、最重要、使用最廣泛的一個(gè)線性繪圖函數(shù)。它可以生成線段、曲線和參數(shù)方程曲線的函數(shù)圖形。

命令格式:

plot(y):單參數(shù)式（y為縱坐標(biāo)向量，橫坐標(biāo)為向量[1234…]）

plot(x,y)：參數(shù)式（x為橫坐標(biāo)向量，y為縱坐標(biāo)向量）

plot(Y)：m×n矩陣式(矩陣的每列為縱坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為向量[1:m])plot(X,Y)：混合式

plot(Z)：復(fù)向量式

plot(x1,y1,x2,y2,…)：綜合調(diào)用方式

第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

用命令plot(y)繪曲線，其中y=[5349023]。

y=[5349023];plot(y)用命令plot(x,y)繪制函數(shù)y=cos(x)在兩個(gè)周期內(nèi)的圖形。

x=0:0.01:2*pi;y=cos(x);plot(x,y)在同一圖形窗口中用命令plot(x,y)繪出正弦余弦函數(shù)的圖形。

x=0:0.01:2*pi;y=[sin(x);cos(x)];plot(x,y)用命令plot(Y)繪制矩陣Y=[5438910；344582；81213211825；988967]的圖形。Y=[5438910;344582;81213211825;988967];plot(Y)第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

在混合式的命令格式plot(X,Y)中，對(duì)X和Y而言，可分下列幾種情況：◆如果X和Y都是向量，則長度必須相等；◆如果X是向量，而Y是一個(gè)矩陣，X的長度與矩陣Y的行數(shù)或列數(shù)相等，則它的作用是將向量X與矩陣Y的每列或每行的向量相對(duì)應(yīng)作折（曲）線，當(dāng)Y是方陣時(shí)，則將向量X與矩陣Y的列向量對(duì)應(yīng)作圖；◆如果X是矩陣，Y是向量，Y的長度等于矩陣X的行數(shù)或列數(shù)，則將X的每列或每行的向量與Y相對(duì)應(yīng)作圖。當(dāng)X是方陣時(shí)，則將X的各列與Y對(duì)應(yīng)作圖；◆如果X和Y都是矩陣，且維數(shù)相同，則按列與列的對(duì)應(yīng)方式來作圖。第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

用命令plot(X,Y)繪制圖形。x=1:length(peaks);figure,plot(x,peaks)注意：>>peaksz=3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2)-(y+1).^2)...-10*(x/5-x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)...-1/3*exp(-(x+1).^2-y.^2)

第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

用plot(Z)繪制圖形。x=0:pi/20:2*pi;Z=sin(x)+cos(x)*iplot(Z)等價(jià)于plot(real(Z),imag(Z))

用plot(x1,y1,x2,y2,…)在同一窗口中繪制多條曲線，且坐標(biāo)和長度都不同。

t1=0:0.1:3*pi;t2=0:0.1:6;plot(t1,sin(t1),t2,sqrt(t2))第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

b.二維函數(shù)曲線專用命令

fplot用plot繪圖在確定自變量的取值間隔時(shí)，一般采用平均間隔，有時(shí)會(huì)因某處間距太大，而不能反映出函數(shù)的變化情況。fplot是繪制函數(shù)y=f(x)圖形的專用命令,它的數(shù)據(jù)點(diǎn)是自適應(yīng)產(chǎn)生的，對(duì)那些導(dǎo)數(shù)變化較大的函數(shù)，用fplot函數(shù)繪出的曲線比等分取點(diǎn)所畫出的曲線更加接近真實(shí)。fplot函數(shù)命令的調(diào)用格式為：

[X,Y]=fplot(fun,lims,tol,n,‘linespec’,p1,p2…)fun：函數(shù)名字符串；lims：定義x的取值區(qū)間，lims=[xmin,xmax]；tol：相對(duì)誤差（默認(rèn)值為2e-3）；n：繪圖的最少點(diǎn)數(shù)（n+1）；

‘linespec’：線性設(shè)置；p1，p2，…：函數(shù)傳遞參數(shù)；

X，Y：數(shù)組數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)。第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

fplot和plot命令的比較。

（1）創(chuàng)建函數(shù)M文件funfplot。

functiony=funfplot(x)y=sin(1./tan(pi.*x));（2）將用fplot命令求得的坐標(biāo)點(diǎn)按照對(duì)應(yīng)大小創(chuàng)建一個(gè)等間距坐標(biāo)點(diǎn)賦值給矩陣X，Y。[X,Y]=fplot('funfplot',[-0.1,0.1],2e-4);%只把數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)輸入X、Y，而不顯示圖形。%要使用tol、n或是’linespec’的默認(rèn)參數(shù)，可以給函數(shù)傳遞一個(gè)[]作為參數(shù)。x=-0.1:1/1000*pi:0.1;y=funfplot(x);（3）用plot和fplot命令作圖，比較二者的不同：plot(x,y)figure(2)%打開一個(gè)新的圖形窗口plot(X,Y)%該命令等價(jià)于

fplot(’funfplot’,[-0.1,0.1],2e-4);

第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

c.對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線命令

繪制二維對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線的命令semilogx、semilogy和loglog，其用法和函數(shù)plot相同。函數(shù)semilogx橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)；函數(shù)semilogy縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)；函數(shù)loglog橫、縱坐標(biāo)均為對(duì)數(shù)坐標(biāo)。繪制正弦函數(shù)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線。t=0.1:0.1:3*pi;y=sin(t);figure(1)

semilogx(t,y)gridon%為圖形窗口添加網(wǎng)格

figure(2)semilogy(t,y)figure(3)loglog(t,y)

第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

d.雙y軸圖形

繪制左右均有y軸的圖形

plotyy(x1,y1,x2,y2)在窗口中同時(shí)繪制兩條曲線：(x1,y1)和(x2,y2)，曲線(x1,y1)用左側(cè)的y軸，曲線(x2,y2)用右側(cè)的y

軸。

plotyy(x1,y1,x2,y2,‘fun’)

’fun’是字符串，用來指定繪圖的函數(shù)名，如plot、semilogx、semilogy等。plotyy(z1,y1,x2,y2,‘fun1’,‘fun2’)用’fun1’和’fun2’指定不同的繪圖函數(shù)分別繪制。用

plotyy函數(shù)繪制雙y軸圖形。

t1=0:0.1:3*pi;t2=0:0.1:6;y1=sin(t1);y2=sqrt(t2);plotyy(t1,y1,t2,y2,'semilogx')gridon第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

在同一圖形窗口中用不同的繪圖函數(shù)繪制同一函數(shù)曲線的雙y軸圖形。

x=0:0.1:6;y=sqrt(x);plotyy(x,y,x,y,’semilogy’,’plot’)

plotyy函數(shù)不能加入設(shè)置曲線線型、顏色及標(biāo)出數(shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)。

第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

2.線型和顏色

plot函數(shù)可以設(shè)置曲線的線段類型、定點(diǎn)標(biāo)記和線段顏色。

常用的線段、顏色與定點(diǎn)標(biāo)記參數(shù)第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日調(diào)用格式：plot(x,y,s)，s為類型說明參數(shù)，是字符串。s字符串可以是三種類型的符號(hào)之一，也可以是線型與顏色和定點(diǎn)標(biāo)記與顏色的組合；如果沒有s參數(shù)，plot將使用缺省設(shè)置（實(shí)線，前七種顏色順序著色）繪制曲線；在當(dāng)前坐標(biāo)系中繪圖時(shí)，每調(diào)入一次繪圖函數(shù)，MATLAB將擦掉坐標(biāo)系中已有的圖形對(duì)象。可以用holdon命令在一個(gè)坐標(biāo)系中增加新的圖形對(duì)象。注意MATLAB會(huì)根據(jù)新圖形的大小，重新改變坐標(biāo)系的比例。用不同的線型和標(biāo)注來繪制兩條曲線。t1=0:0.1:2*pi;t2=0:0.1:6;y1=sin(t1);y2=sqrt(t2);plot(t1,y1,':hb',t2,y2,'--g')

第4講Matlab的圖形功能

第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

3.圖形窗口的分割

有時(shí)需要在一個(gè)圖形窗口中顯示幾幅圖，以便對(duì)幾個(gè)函數(shù)進(jìn)行直觀、便捷的比較。由于每個(gè)繪圖命令在繪制數(shù)據(jù)圖像時(shí)都會(huì)將已有圖形覆蓋掉，而用hold命令不能實(shí)現(xiàn)同時(shí)顯示幾個(gè)不同坐標(biāo)尺寸下的圖形，用figure命令再創(chuàng)窗口又很難同時(shí)比較由不同的數(shù)據(jù)繪得的圖像。實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)窗口中同時(shí)顯示多個(gè)圖像的命令subplot。使用格式為：subplot(m，n，i)其含義為：把圖形窗口分割為m行n列子窗口，然后選定第i個(gè)窗口為當(dāng)前窗口。subplot命令不僅用于二維圖形，對(duì)三維圖形一樣適用。其本質(zhì)是將figure窗口分為幾個(gè)區(qū)域，再在每個(gè)區(qū)域內(nèi)分別繪圖。第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

用subplot函數(shù)把兩種不同的圖形綜合在一個(gè)圖形窗口中。subplot(2,2,1)t=0.1:0.1:2*pi;y=sin(t);semilogx(t,y)gridonsubplot(2,2,2)t=0:0.1:4*pi;y=sin(t);plot(t,y)subplot(2,2,3)x=1:0.01:5;y=exp(x);plotyy(x,y,x,y,’semilogx’,’plot’)subplot(2,2,4)x=1:0.1:10;y=sqrt(x);plot(x,y,’:rd’)第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

4.坐標(biāo)系的調(diào)整

實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的調(diào)整的命令是

axis函數(shù)。

調(diào)用格式為：axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])坐標(biāo)的最小值（xmin,ymin,zmin）必須小于相應(yīng)的最大值（xmax,ymax,zmax），否則會(huì)出錯(cuò)。自動(dòng)坐標(biāo)系與用

axis函數(shù)調(diào)整后的坐標(biāo)系的比較。

subplot(2,1,1)t=0:0.1:4*pi;y=sin(t);plot(t,y)subplot(2,1,2)t=0:0.1:4*pi;y=sin(t);plot(t,y)axis([0,max(t),min(y),max(y)])

第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

三、三維繪圖

1.三維曲線繪圖命令

三維函數(shù)plot3主要用來表現(xiàn)單參數(shù)的三維曲線，與二維繪圖函數(shù)plot相比，只多了第三維數(shù)據(jù)。其調(diào)用格式為：plot3(X1,Y1,Z1,s1,X2,Y2,Z2,s2,…)或plot3(X,Y,Z,s)參數(shù)的含義如下：Xn、Yn、Zn：第一到三維數(shù)據(jù)，是尺寸相等的向量/矩陣；s、s1、s2：是字符串，用來設(shè)置線型、顏色、數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記。X、Y、Z是向量時(shí)，繪制以向量X、Y、Z的元素為x、y、z坐標(biāo)的三維曲線。X、Y、Z是矩陣時(shí)，以X、Y、Z對(duì)應(yīng)列元素為x、y、z坐標(biāo)分別繪制曲線。

第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

x、y、z是向量時(shí)，plot3命令的使用t=0:0.1:8*pi;plot3(sin(t),cos(t),t)title(’繪制螺旋線’)%用命令title對(duì)圖形主題進(jìn)行標(biāo)注

xlabel(’sin(t)’,’FontWeight’,’bold’,’FontAngle’,’italic’)ylabel(’cos(t)’,’FontWeight’,’bold’,’FontAngle’,’italic’)zlabel(’t’,’FontWeight’,’bold’,’FontAngle’,’italic’)

%命令zlabel用來指定z軸的數(shù)據(jù)名稱gridonx、y、z都是矩陣時(shí)，plot3命令的使用[X,Y]=meshgrid(-pi:0.1:pi);Z=sin(X)+cos(Y);plot3(X,Y,Z)第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

2.三維曲面繪圖命令

為了繪制定義在平面區(qū)域D=[x0,xm]×[y0,yn]上的三維曲面z=f(x,y)，首先將[x0,xm]在x方向分成m份，將[y0,yn]在y方向分成n份，由各劃點(diǎn)分別作平行于坐標(biāo)軸的直線，將區(qū)域D分成m×n個(gè)小矩形；對(duì)于每個(gè)小矩形，計(jì)算出網(wǎng)格點(diǎn)的函數(shù)值，決定出空間中四個(gè)頂點(diǎn)（xi,yi,f(xi,yi)），連接四個(gè)頂點(diǎn)得到一個(gè)空間的四邊形片；所有四邊形片連在一起構(gòu)成函數(shù)z=f(x,y)定義在區(qū)域D上的空間網(wǎng)格曲面。因此，三維曲面繪圖命令可分為平面網(wǎng)格點(diǎn)的生成、在平面網(wǎng)格基礎(chǔ)上繪制三維網(wǎng)格及對(duì)三維表面進(jìn)行處理三個(gè)步驟。第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日a.平面網(wǎng)格點(diǎn)的生成函數(shù)命令meshgrid用來生成x-y平面上的網(wǎng)格點(diǎn)矩陣。調(diào)用形式為：[X,Y]=meshgrid(x,y)[X,Y]=meshgrid(x)等價(jià)于[X,Y]=meshgrid(x,x)參數(shù)含義如下：x：是區(qū)間[x0,xm]上分劃的向量；y：是區(qū)間[y0,yn]上分劃的向量；X，Y：輸出變量矩陣，矩陣X的行向量都是向量x，矩陣Y的列向量都是向量y。函數(shù)meshgrid將由兩個(gè)向量決定的區(qū)域轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格點(diǎn)矩陣。第4講Matlab的圖形功能

第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

函數(shù)，定義區(qū)域?yàn)閇-2，2]×[-2，2]。生成網(wǎng)格并計(jì)算其網(wǎng)格點(diǎn)上的函數(shù)值。[X,Y]=meshgrid(4:2:8,-2:2:2);[X,Y]%將劃分結(jié)果輸出至矩陣

ans=Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);%計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)上的函數(shù)值賦予變量ZZ=

468-2-2-24680004682221.0e-006*0.00820.00000.00000.45010.00000.00000.00820.00000.0000第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

b.三維網(wǎng)格命令mesh利用函數(shù)mesh生成網(wǎng)格曲面。調(diào)用格式為：mesh(X，Y，Z，C)：X、Y、Z、C是同維數(shù)的矩陣，X、Y、Z對(duì)應(yīng)空間上的網(wǎng)格點(diǎn)，網(wǎng)格線顏色由C決定；mesh(X，Y，Z)：相當(dāng)于上面的C=Z的情況；mesh(x，y，Z，C)：x和y是向量，Z和C是同維數(shù)的矩陣，網(wǎng)格曲面的網(wǎng)格頂點(diǎn)是（x(j)，y(i)，Z(i,j)），網(wǎng)格線的顏色由矩陣C決定；mesh(x，y，Z)：相當(dāng)于上面的C=Z的情況；mesh(Z，C)：等價(jià)于mesh(x，y，Z，C)，此時(shí)向量x=1:n，向量y=1:m；mesh(Z)：相當(dāng)于上面的C=Z的情況mesh(...,’PropertyName’,PropertyValue,...)：給函mesh設(shè)置曲面屬性。第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

用mesh命令繪制上例中的網(wǎng)格曲面。[X,Y]=meshgrid(-2:.2:2,-2:.2:2);Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);mesh(Z)與mesh相關(guān)的另外兩個(gè)函數(shù)是

meshc和

meshz，它們的調(diào)用形式與mesh相同。第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日meshc除生成網(wǎng)格曲面外，還在x-y平面上生成曲面的等高線圖形；meshz除生成與mesh相同的網(wǎng)格曲面外，還在曲面下面加上一個(gè)長方體的臺(tái)柱。比較函數(shù)meshc和meshz。

[X,Y]=meshgrid(-2:.2:2,-2:.2:2);Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);Subplot(2,1,1)meshc(Z)subplot(2,1,2)meshz(Z)第4講Matlab的圖形功能

第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日第4講Matlab的圖形功能

c.三維表面命令surf函數(shù)surf可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)格曲面片進(jìn)行著色，將網(wǎng)格曲面轉(zhuǎn)化為實(shí)曲面。surf命令的調(diào)用格式與mesh相同。利用三維網(wǎng)格表面命令surf繪制圖形。

z=peaks;%繪制山峰的圖像，將函數(shù)值賦予變量z

surf(z)%對(duì)山峰的圖像進(jìn)行著色處理shadinginterp%函數(shù)shading改變著色方式

shadinginterp區(qū)分每個(gè)線形區(qū)域的顏色,并且插入與其相近的顏色,第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日function[t,k,y]=tfanalyse(N,dt,K)%N為數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，dt為采樣間隔，K為信號(hào)頻率的個(gè)數(shù)k=1:K;n=0:N-1;t=n*dt;%[t,k]=meshgrid(t,k);y=input('輸入信號(hào)表達(dá)式=sin(2*pi*k.*t);');waterfall(t,k,y);xlabel('t');ylabel(‘k');zlabel('y');練習(xí)1：讀以上函數(shù)，指出這個(gè)函數(shù)的名稱以及函數(shù)的功能思考右圖和函數(shù)運(yùn)行的結(jié)果是否有所不同，實(shí)現(xiàn)該圖的繪制helpwaterfallWATERFALLWaterfallplot.WATERFALL(...)isthesameasMESH(...)exceptthatthecolumnlinesofthemesharenotdrawn-thusproducinga"waterfall"plot.Forcolumn-orienteddataanalysis,useWATERFALL(Z')orWATERFALL(X',Y',Z').第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日函數(shù)tfanalyse應(yīng)用舉例

N=101;dt=0.01;K=7;[t,k,y]=tfanalyse(N,dt,K);輸入信號(hào)表達(dá)式=sin(2*pi*k.*t);sin(2*pi*k.*t);第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日練習(xí)2Matlab的圖形功能

繪制圖形，并用函數(shù)xlabel、title和legend命令進(jìn)行標(biāo)注。t=0:0.1:4*pi;y=sin(t);y1=cos(t);plot(t,y,':',t,y1,'r*')xlabel('x軸(0--4\pi)','fontsize',12,'fontweight','bold')ylabel('y軸','fontsize',12,'fontweight','bold')title('繪制正弦波和余弦波Pos=1','f