計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用基礎(chǔ)

空管系統(tǒng)建模與仿真王紅勇

數(shù)據(jù)及函數(shù)的可視化本章主要內(nèi)容如下：1.1可視化的基本步驟1.2二維曲線繪圖1.3三維曲線繪圖1.4動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)1.5圖形窗功能簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)可視化是數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)分析的一種重要方法。MATLAB具有豐富且易于理解和使用的繪圖指令，數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化是MATLAB的重要組成部分。1.1可視化的基本步驟1.曲線數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（以二維圖形為例）：選取一個(gè)參變量采樣向量計(jì)算各坐標(biāo)數(shù)據(jù)向量2.

選定圖形窗及子圖位置；3.調(diào)用曲線繪圖指令；4.設(shè)置軸的范圍5.圖形注釋?zhuān)▓D名、坐標(biāo)名、圖例、文字說(shuō)明）。例用圖形表示y=sin(t)sin(9t).t=(0:100)/100*pi;y=sin(t).*sin(9*t);subplot(2,1,1),plot(t,y,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖1')subplot(2,1,2),plot(t,y),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖2')%產(chǎn)生參變量采樣向量%產(chǎn)生數(shù)據(jù)向量%確定子圖、線%型、注釋等1.2二維曲線繪圖1.2.1plot的基本調(diào)用格式plot(X,’s’)X為實(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(huà)一條連續(xù)曲線。X為實(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，圖中曲線數(shù)等于X陣列數(shù)。X為復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列繪制每列以元素實(shí)部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制多條曲線。用來(lái)指定線型、色彩等，缺省時(shí)為MATLAB默認(rèn)設(shè)置?！纠慷S曲線繪圖基本指令演示一。>>t=(0:pi/50:2*pi)'; k=0.4:0.1:1; Y=cos(t)*k; plot(Y) %生成(101*1)的時(shí)間采樣列向量%生成(1*7)的行向量%生成(101*7)的矩陣1.2二維曲線繪圖1.2.1plot的基本調(diào)用格式plot(X,Y,’s’)X、Y是同維向量時(shí)，繪制X、Y元素為橫、縱坐標(biāo)的曲線。X是列向量，Y是與X等行的矩陣時(shí)，以X為橫坐標(biāo)，按Y的列數(shù)繪制多條曲線。X是矩陣，Y是向量時(shí)，以Y為縱坐標(biāo)按X的列數(shù)繪制多條曲線。X、Y是同維矩陣時(shí)，以X，Y對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)s的意義與其在plot(X，’s’)中相同?！纠慷S曲線繪圖基本指令演示二：plot(t,Y)、plot(Y,t)所繪圖形的比較。>>t=(0:pi/50:2*pi)'; k=0.4:0.1:1; Y=cos(t)*k; plot(t,y) %生成(101*7)的矩陣%生成(1*7)的行向量%生成(101*1)的列向量1.2二維曲線繪圖1.2.2曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)形色彩和線型線型符號(hào)-：-.--含義實(shí)線虛線點(diǎn)劃線雙劃線色彩符號(hào)bgrcmykw含義藍(lán)綠紅青品紅黃黑白【說(shuō)明】當(dāng)‘s’缺省時(shí)，默認(rèn)設(shè)置為曲線一律用“實(shí)線”線型。不同曲線按表中所給前七種顏色次序著色,依次為藍(lán)、綠、紅等.【例】二維曲線繪圖基本指令演示三：色彩和線型。用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形及其包絡(luò)線。

>>t=(0:pi/100:pi)'; y1=sin(t)*[1,-1]; y2=sin(t).*sin(9*t); plot(t,y1,'r:',t,y2,'b')axis([0,pi,-1,1])%生成（101*1）的時(shí)間采樣列向量%生成（101*2）的矩陣（包絡(luò)線函數(shù)值）%生成（101*1）的調(diào)制波列向量%用紅虛線繪y1，用藍(lán)實(shí)線繪y21.2二維曲線繪圖1.2.2曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)形數(shù)據(jù)點(diǎn)形數(shù)據(jù)點(diǎn)形用來(lái)標(biāo)志數(shù)據(jù)點(diǎn)，即可單獨(dú)使用也可與色彩、線型組合使用。符號(hào)含義符號(hào)含義.實(shí)心黑點(diǎn)d菱形符+十字符h六角星符^朝上三角符o空心圓符<朝左三角符p五角星符>朝右三角符s方塊符v朝下三角符x叉字符【例】二維曲線繪圖基本指令演示四：數(shù)據(jù)點(diǎn)形。>>t=(0:pi/100:pi)'; y2=sin(t).*sin(9*t); t1=pi*(0:9)/9; y3=sin(t1).*sin(9*t1);plot(t,y2,'b',t1,y3,'bp')axis([0,pi,-1,1]) %用藍(lán)實(shí)線繪y2,用☆對(duì)y3進(jìn)行標(biāo)志%生成（1*10）數(shù)據(jù)標(biāo)志點(diǎn)采樣向量%生成（1*10）數(shù)據(jù)標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制在一般繪圖時(shí)可采用MATLAB的缺省設(shè)置，也能得到滿意的畫(huà)面，但用戶(hù)也可根據(jù)需要改變?nèi)笔≡O(shè)置。坐標(biāo)控制指令含義指令含義axisauto使用缺省設(shè)置axisequal縱、橫軸為等長(zhǎng)刻度axisij矩陣式坐標(biāo)axisnormal缺省矩形坐標(biāo)系axisxy普通直角坐標(biāo)axissquare正方形坐標(biāo)系axis(V)V=[x1,x2,y1,y2]V=[x1,x2,y1,y2,z1,z2]人工設(shè)定坐標(biāo)范圍。設(shè)定值：二維，4個(gè)；三維，6個(gè).axistight坐標(biāo)范圍為數(shù)據(jù)范圍axisimage縱、橫軸為等長(zhǎng)刻度,且坐標(biāo)框緊貼數(shù)據(jù)范圍1.2.3圖形控制分格線和坐標(biāo)框gridon畫(huà)出分格線gridoff不畫(huà)分格線boxon使當(dāng)前坐標(biāo)呈封閉形式boxoff使當(dāng)前坐標(biāo)呈開(kāi)啟形式【說(shuō)明】缺省時(shí)，不畫(huà)分格線；坐標(biāo)呈封閉形式?！菊f(shuō)明】S為帶單引號(hào)的英文或中文字符串?！纠?-6】二維曲線繪圖基本指令演示：

圖形標(biāo)識(shí)1.2.3圖形控制圖形標(biāo)識(shí)title(S)書(shū)寫(xiě)圖名xlable(S)橫坐標(biāo)軸名ylable(S)縱坐標(biāo)軸名text(xt,yt,S)在(xt,yt)處寫(xiě)字符注釋gtext(‘string’)在鼠標(biāo)的位置加字符串legend(s1,s2,…)在圖右上角建立圖例x=0:0.1:8;plot(x,sin(x),x,cos(x))xlabel('\alpha'),ylabel('y')%圖形標(biāo)識(shí)text(pi/4,sin(pi/4),'\leftarrowsin(pi/4)=0.707')text(pi/2,cos(pi/2),'\rightarrowcos(pi/2)=0')title('sincos')%圖形標(biāo)識(shí)legend('1-sin','2-cos',1)gtext('string')

加圖例給圖形加圖例命令為legend。該命令把圖例放置在圖形空白處，用戶(hù)還可以通過(guò)鼠標(biāo)移動(dòng)圖例，將其放到希望的位置。格式:legend(‘圖例說(shuō)明’,‘圖例說(shuō)明’,‘pos’);

【例5】為正弦、余弦曲線增加圖例，其程序?yàn)椋簒=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2,'--');legend('sin(x)','cos(x)');0自動(dòng)最佳位置1右上角2左上角3左下角4右下角5圖右側(cè)1.2.3圖形控制1.2二維曲線繪圖利用精細(xì)指令可以對(duì)圖形進(jìn)行精細(xì)控制，例如在圖形指定位置顯示各種字符，公式等。1.2.3圖形控制圖形標(biāo)識(shí)精細(xì)指令形式1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制圖形標(biāo)識(shí)精細(xì)指令形式指令字符指令字符指令含義arg取值舉例\alpha

\omega

^{arg}上標(biāo)任何合法字符'\ite^{-\alphat}'\beta

\Omega

_{arg}下標(biāo)任何合法字符'\rmt_{s}'\xi

\neq

\arg風(fēng)格bf(黑體)it(斜體)rm(正體)\int

\times

\fontsize{arg}大小正整數(shù)(缺省值為10)'\fontsize{12}sin'示例結(jié)果:(1);(2)ts;(3)sint=pi*(0:1/100:1);beta=asin(1);y=1-exp(-2*t).*sin(5*t+beta);plot(t,y)text(3.0,1.14,'\bf\alpha=2')text(3.0,1.10,'\rm\omega=5')xlabel('\fontsize{14}\bft')ylabel('\fontsize{14}y')title('\rmy=1-e^{-\alphat}sin(\omegat+\beta)')例

精細(xì)指令示例1.2.3圖形控制雙縱坐標(biāo)圖把同一自變量的兩個(gè)不同量綱、不同數(shù)量級(jí)的函數(shù)繪制在同一張圖上，即為雙縱坐標(biāo)圖。plotyy(X1,Y1,X2,Y2)

以左右不同縱軸繪制X1-Y1,X2-Y2兩條曲線。plotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN)以左右不同縱軸把X1-Y1,X2-Y2繪制成FUN指定形式的兩條曲線。plotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN1,FUN2)以左右不同縱軸把X1-Y1,X2-Y2繪制成FUN1,FUN2指定的不同形式的兩條曲線?！菊f(shuō)明】

軸的范圍、刻度自動(dòng)產(chǎn)生。

FUN,FUN1,FUN2為MATLAB中所有接受X-Y數(shù)據(jù)對(duì)的二維繪圖指令.【例】x=[0:0.1:2*pi]y=sin(x)y2=x.^2plot(x,y,x,y2)plotyy(x,y,x,y2)1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制多子圖MATLAB允許用戶(hù)在同一個(gè)圖形窗里布置幾幅獨(dú)立的子圖。subplot(m,n,k)使(m×n)幅子圖中的第k幅成為當(dāng)前圖.subplot(‘position’,[leftbottomwidthight])在指定位置開(kāi)辟子圖，并成為當(dāng)前圖.【說(shuō)明】subplot(m,n,k)表示圖形窗有(m×n)幅子圖,k是子圖編號(hào)。序號(hào)編排原則是:左上方為第一幅,向右向下依次排號(hào)。subplot(‘position’,[leftbottomwidthight])產(chǎn)生的子圖位置由人工指定，指定位置的四元組采用歸一化的標(biāo)稱(chēng)單位，即認(rèn)為圖形窗的高、寬的取值范圍都是[0，1]?！纠慷S曲線繪圖基本指令演示：多子圖t=(pi*(0:1000)/1000)';y1=sin(t);y2=sin(10*t);y12=sin(t).*sin(10*t);subplot(2,2,1),plot(t,y1);axis([0,pi,-1,1])subplot(2,2,2),plot(t,y2);axis([0,pi,-1,1])subplot('position',[0.2,0.05,0.6,0.45]) plot(t,y12,'b-',t,[y1,-y1],'r:');axis([0,pi,-1,1])

子圖一子圖二子圖三需要建立多個(gè)圖形窗口，繪制并保持每一個(gè)窗口的圖形，可以使用figure命令。每執(zhí)行一次figure命令，就創(chuàng)建一個(gè)新的圖形窗口，該窗口自動(dòng)為活動(dòng)窗口。若而axis、xlabel、title等許多命令也只對(duì)活動(dòng)窗口有效。1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制f)多圖形窗口【例】二維曲線繪圖基本指令演示：多圖形窗口t=(pi*(0:1000)/1000)';y1=sin(t);y2=sin(10*t);y12=sin(t).*sin(10*t);Figure,plot(t,y1);axis([0,pi,-1,1])Figure,plot(t,y2);axis([0,pi,-1,1])figure plot(t,y12,'b-',t,[y1,-y1],'r:');axis([0,pi,-1,1])

窗口一窗口二窗口三若在已存在圖形窗口中用plot命令繼續(xù)添加新的圖形內(nèi)容，可使用圖形保持命令hold。發(fā)出命令holdon后，再執(zhí)行plot命令，在保持原有圖形或曲線的基礎(chǔ)上，添加新繪制的圖形。1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制h)hold命令閱讀如下程序：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,'b');%繪制正弦曲線holdon;%設(shè)置圖形保持狀態(tài)plot(x,z,'g');%保持正弦曲線同時(shí)繪制余弦曲線axis([02*pi-11]);legend('cos','sin');holdoff%關(guān)閉圖形保持1.2二維曲線繪圖1.2.3圖形控制h)hold命令對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形

loglog(x,y)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)【例7】繪制y=|1000sin(4x)|+1的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。程序?yàn)椋簒=[0:0.1:2*pi];y=abs(1000*sin(4*x))+1;loglog(x,y);

雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪圖命令1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形單對(duì)數(shù)坐標(biāo)以X軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)椋簒=[0:0.01:2*pi]y=abs(1000*sin(4*x))+1semilogx(x,y);單對(duì)數(shù)X軸繪圖命令同樣，可以以Y軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)椋簒=[0:0.01:2*pi]y=abs(1000*sin(4*x))+1semilogy(x,y);單對(duì)數(shù)Y軸繪圖命令1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形

極坐標(biāo)圖函數(shù)polar(theta,rho)用來(lái)繪制極坐標(biāo)圖，theta為極坐標(biāo)角度，rho為極坐標(biāo)半徑【例】繪制sin(2*θ)*cos(2*θ)的極坐標(biāo)圖，程序?yàn)椋簍heta=[0:0.01:2*pi];rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho);%繪制極坐標(biāo)圖命令title('polarplot');1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形階梯圖形函數(shù)stairs(x,y)可以繪制階梯圖形，如下列程序段：x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);stairs(x,y);%繪制階梯圖形命令title('stairsplot');1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形條形圖形（直方圖）函數(shù)bar(x,y)可以繪制條形圖形，如下列程序段將繪制條形圖形x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);bar(x,y);繪制條形圖命令1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形條形圖形（直方圖）

%某機(jī)場(chǎng)從早晨8點(diǎn)到晚上20點(diǎn)間每小時(shí)延誤的平均值x=8:20;y=[-2-1410305010251572109];bar(x,y);xlabel('小時(shí)')ylabel('延誤時(shí)間（單位：小時(shí)）')title('XX機(jī)場(chǎng)延誤平均值')1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形條形圖形（直方圖）

%進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)小時(shí)延誤架次x=8:20;y=[-2-1410305010251572109;0023675453143];y=y';%必須轉(zhuǎn)置subplot(2,1,1)bar(x,y,'grouped');%產(chǎn)生組合的直方圖subplot(2,1,2)bar(x,y,'stacked')title('XX機(jī)場(chǎng)延誤統(tǒng)計(jì)')1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形作業(yè)：搜集某機(jī)場(chǎng)1年運(yùn)輸數(shù)據(jù)，生成組合的直方圖及堆疊的直方圖。數(shù)據(jù)如：起飛航班數(shù)、降落航班數(shù)客運(yùn)總周轉(zhuǎn)量、貨運(yùn)總周轉(zhuǎn)量。。。。。。。1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形公共郵箱

密碼：2002mh37幾個(gè)實(shí)例：節(jié)能減排效果2011年累計(jì)節(jié)省距離865萬(wàn)多公里，節(jié)省燃油消耗4.8萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放15.2萬(wàn)噸。誤差直方圖

%預(yù)測(cè)某機(jī)場(chǎng)小時(shí)降落架次clfx=8:20;y=[12111410305010251572109];e=[.52.61.841.0.30.50.102.5.15.7.2.101];bar(x,y)hold%e=rand(size(x))errorbar(x,y,e,'r')%繪制帶有誤差e的詩(shī)句y，誤差是中心對(duì)稱(chēng)的gridon1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形統(tǒng)計(jì)直方圖用于顯示數(shù)據(jù)的分布規(guī)律

%在直角坐標(biāo)系中為histclfY=randn(15000,2)subplot(2,2,1)hist(Y)%使用10個(gè)等距離分布的區(qū)間來(lái)對(duì)向量y的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)subplot(2,2,2)hist(Y,30)%使用30個(gè)等距離分布的區(qū)間來(lái)對(duì)向量y的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)Y=rand(15000,2)subplot(2,2,3)hist(Y)%使用10個(gè)等距離分布的區(qū)間來(lái)對(duì)向量y的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)subplot(2,2,4)hist(Y,30)%使用30個(gè)等距離分布的區(qū)間來(lái)對(duì)向量y的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形火柴桿圖%某機(jī)場(chǎng)從早晨8點(diǎn)到晚上20點(diǎn)間每小時(shí)延誤的平均值x=8:20;y=[-2-1410305010251572109];subplot(2,1,1)bar(x,y);xlabel('小時(shí)')ylabel('延誤時(shí)間（單位：小時(shí)）')title('XX機(jī)場(chǎng)延誤平均值')subplot(2,1,2)stem(x,y)1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形餅圖格式1：pie(x)用x中的元素畫(huà)一個(gè)餅形圖，x中元素x（i）所代表的扇形大小通過(guò)x（i）/sum（x）決定。格式2：pie（x,explode）從餅形圖中分離一部分，explode為元素為零或非零的向量，將非零元素對(duì)應(yīng)部分分離。Explode必須與x同型。1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形餅圖%延誤影響因素分析流量控制、飛機(jī)晚到、天氣、乘客晚到、維修、其他x=[30202551010]explode=[010010]subplot(2,1,1)pie(x)subplot(2,1,2)pie(x,explode)1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形填充圖形

fill(x,y,’c’)函數(shù)用來(lái)繪制并填充二維多邊圖形，x和y為二維多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)向量。字符’c’規(guī)定填充顏色。1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形x=[0110];%正方形頂點(diǎn)坐標(biāo)x向量y=[0011];%正方形頂點(diǎn)坐標(biāo)y向量fill(x,y,'y');%繪制并以黃色填充正方形圖再如：x=[0:0.025:2*pi];y=sin(3*x);fill(x,y,[0.50.30.4]);%顏色向量1.2二維曲線繪圖1.2.4特殊圖形plot二維圖形基本函數(shù)fill填充二維多邊圖形polar極坐標(biāo)圖bar條形圖loglog雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖semilogxX軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖semilogyY軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖stairs階梯形圖axis設(shè)置坐標(biāo)軸clf清除圖形窗口內(nèi)容close關(guān)閉圖形窗口figure創(chuàng)建圖形窗口grid放置坐標(biāo)網(wǎng)格線gtext用鼠標(biāo)放置文本hold保持當(dāng)前圖形窗口內(nèi)容subplot創(chuàng)建子圖text放置文本title放置圖形標(biāo)題xlabel放置X軸坐標(biāo)標(biāo)記ylabel放置Y軸坐標(biāo)標(biāo)記1.2二維曲線繪圖1.2.5小結(jié)1.3三維曲線繪圖>>z=[123;136;249]z=123136249>>mesh(z)>>xlabel('x')>>ylabel('y')>>zlabel('z')>>gridon1.3三維曲線繪圖1.3.1plot3的基本調(diào)用格式plot3在三維曲線繪圖指令中是最易理解的，其使用格式與plot十分相似,它是將二維函數(shù)plot的有關(guān)功能擴(kuò)展到三維空間。具體如下：plot3(X,Y,Z,’s’)plot3(X1,Y1,Z1,’s1’,X2,Y2,Z2,’s2’,…)【說(shuō)明】X,Y,Z為同維向量時(shí),繪制以X,Y,Z元素為x,y,z坐標(biāo)的三維曲線。X,Y,Z為同維矩陣時(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，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。s,s1,s2的意義與二維情況完全相同，可以缺省。(X1,Y1,Z1,’s1’),(X2,Y2,Z2,’s2’)的結(jié)構(gòu)和作用與(X,Y,Z,’s’)相同?！纠坷L制三維螺旋曲線，其程序?yàn)椋簍=0:pi/50:10*pi;y1=sin(t),y2=cos(t);plot3(y1,y2,t);title('helix'),text(0,0,0,'origin');xlabel(‘x=sin(t)'),ylabel(‘y=cos(t)'),zlabel(‘z=t');grid;1.3三維曲線繪圖1.3.2三維網(wǎng)線圖和曲面圖plot3只能繪制單參數(shù)的三維曲線圖，而三維網(wǎng)線圖和曲面圖則比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)于繪圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，圖形的色彩、明暗、光照和視點(diǎn)處理。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備畫(huà)函數(shù)z=f(x,y)所代表的三維空間曲面，需要做以下數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：確定自變量x,y的取值范圍和取值間隔。

x=x1:dx:x2;y=y1:dy:y21.3.2三維網(wǎng)線圖和曲面圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備構(gòu)成xy平面上的自變量“格點(diǎn)”陣

。

[X,Y]=meshgrid(x,y)計(jì)算在自變量采樣“格點(diǎn)”上的函數(shù)值，即

Z=f(X,Y)【說(shuō)明】X由x按行復(fù)制而成，其行數(shù)為y元素的個(gè)數(shù)；Y由y按列復(fù)制而成，其列數(shù)為x元素的個(gè)數(shù)。x=-4:4y=0:41.3三維曲線繪圖1.3.2三維網(wǎng)線圖和曲面圖網(wǎng)線、曲面圖基本指令格式網(wǎng)線圖mesh(Z)

以Z矩陣列、行下標(biāo)為x，y軸自變量，畫(huà)網(wǎng)線圖.mesh(X,Y,Z)最常用的網(wǎng)線圖調(diào)用格式。mesh(X,Y,Z,C)最完整的調(diào)用格式，畫(huà)由C指定用色的網(wǎng)線圖?！菊f(shuō)明】在最完整調(diào)用格式中，四個(gè)輸入宗量都是維數(shù)相同的矩陣。X、Y是自變量“格點(diǎn)”矩陣，Z是格點(diǎn)上函數(shù)矩陣；C是指定各點(diǎn)用色的矩陣。C缺省時(shí)，默認(rèn)用色矩陣為Z。單輸入宗量格式時(shí)，Z矩陣列下標(biāo)為x軸的“自變量”；Z的行下標(biāo)為y軸“自變量”。【例】三維網(wǎng)線繪圖指令演示：meshx=[-1:1]y=[1:2][X,Y]=meshgrid(x,y)Z=X.*Ymesh(X,Y,Z)【例】三維網(wǎng)線繪圖指令演示：meshclf,x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y)Z=X.^2+Y.^2; mesh(X,Y,Z);colormap(cool)xlabel('X'),ylabel('y'),zlabel('z')將mesh(X,Y,Z)改為mesh(Z)，其網(wǎng)線圖如左圖所示（注意X、Y）坐標(biāo)的變化。1.3.2三維網(wǎng)線圖和曲面圖網(wǎng)線、曲面圖基本指令格式曲面圖

surf(Z) 以Z矩陣列、行下標(biāo)為x,y軸自變量，畫(huà)曲面圖,各線條之間的補(bǔ)面用顏色填充。surf(X,Y,Z) 最常用的曲面圖調(diào)用格式。surf(X,Y,Z,C) 最完整的調(diào)用格式，畫(huà)由C指定用色的曲面圖。有關(guān)調(diào)用的說(shuō)明同mesh指令。【例】三維曲面繪圖指令演示：surfx=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=X.^2+Y.^2; surf(X,Y,Z);畫(huà)三維曲面圖x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=X.^2+Y.^2;subplot(1,3,1),surf(X,Y,Z); subplot(1,3,2),mesh(X,Y,Z);subplot(1,3,3),plot3(x,y,x.^2+y.^2),boxon繪曲面圖繪網(wǎng)線圖繪曲線圖【例】網(wǎng)線、曲面、曲線圖比較:等高圖clabel繪制等高圖的標(biāo)注contour(Z,N/V)繪制二維等高圖(N為等高線條數(shù)，V為輸入向量，等高線值對(duì)應(yīng)向量的元素值)contour(X,Y,Z,N/V)繪制二維等高圖contour3繪制三維等高圖contourf繪制二維等高圖，并用不同的顏色填充等高線的空白例：[x,y,z]=peaksSubplot(2,1,1)Surf(x,y,z)Subplot(2,1,2)[c,h]=contour(x,y,z,20);%[c,h]=contour(x,y,z,[0.1,0.2]);clabel(c,'manual')1.3三維曲線繪圖例：[x,y]=meshgrid([-2:.25:2]);z=x.*exp(-x.^2-y.^2);contour3(x,y,z,20);colormapcool例：[c,h]=contourf(x,y,z,20);colormap(summer);clabel(c)帶等高線Meshcsurfc1.3三維曲線繪圖1.3三維曲線繪圖1.3.2三維網(wǎng)線圖和曲面圖圖形的透視曲面圖MATLAB在采用缺省設(shè)置畫(huà)mesh圖形時(shí)，對(duì)疊壓在后面的圖形采取了消隱措施。采用如下指令可控制消隱：hiddenoff 透視被疊壓的圖形hiddenon 消隱被疊壓的圖形%【例3-15】透視演示clf,[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2+2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y);subplot(1,2,1),mesh(x,y,z),axis([-3,3,-2,2,-0.5,1.0])hiddenoffsubplot(1,2,2),mesh(x,y,z)hiddenon axis([-3,3,-2,2,-0.5,1.0])%透視%不透視透視不透視四色彩控制色圖

colormap(map)map:RGB三元組用[RGB]基色三元行數(shù)組表示RGB在[0，1]取值

基色調(diào)和色色符

基色調(diào)和色色符RGBRGB010綠色g111白色w100紅色r000黑色k011青色c110黃色y101品紅色m001藍(lán)色b1.3三維曲線繪圖例x=[0:0.15:2*pi];y=[0:0.15:2*pi];z=sin(y')*cos(x);%矩陣相乘

surf(x,y,z);colormap([0.6701]);xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-label');title('3-Dsurf');[0.6701]紫色1.3三維曲線繪圖colormap(map)map:色圖矩陣MATLAB的預(yù)定義色圖矩陣CM含義CM含義hot黑紅黃白濃淡色autumn紅黃濃淡色gray灰色調(diào)線性濃淡色cool青、品紅濃淡色white全白色bone藍(lán)色調(diào)濃淡色pink淡粉紅色圖winter藍(lán)綠濃淡色1.3三維曲線繪圖例自定義顏色>>colormap([0.90.80.7;0.30.50;10.90.8])>>colorbarColormap（hot）x=[0:0.15:2*pi];y=[0:0.15:2*pi];z=sin(y')*cos(x);%矩陣相乘surf(x,y,z);colormap(hot);xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-label');title('3-Dsurf');1.3三維曲線繪圖>>[x,y,z]=peaks>>colormap([0.90.80.7;0.30.50;10.90.8])>>surf(x,y,z,y)>>colorbar>>colormap(cool)>>surf(x,y,z,x)>>colorbar>>colormap(hot)>>surf(x,y,z,x)>>colorbar>>colormap([000;111])>>surf(x,y,z,x)>>colorbar1.3三維曲線繪圖濃淡處理

shadingoptionflat去掉各片連接處的線條，平滑當(dāng)前圖形的顏色interp去掉連接線條，在各片之間使用插值顏色faceted繪制帶連接線條的曲線,缺省的調(diào)用格式例z=peaks(15);colormap(jet);subplot(2,2,1),surf(z);subplot(2,2,2),surf(z);shadingflat;subplot(2,2,3),surf(z);shadinginterpsubplot(2,2,4),surf(z);shadingfaected

1.3三維曲線繪圖透明度控制

alpha(v)v=[0,1]v=0完全透明v=1完全不透明例：subplot(1,3,1),surf(peaks);shadinginterp;colormap(summer);subplot(1,3,2),surf(peaks);shadinginterp;alpha(0.5);colormap(summer);subplot(1,3,3),surf(peaks);shadinginterp;alpha(1);colormap(summer);1.3三維曲線繪圖照明和材質(zhì)處理燈光light(‘color’,option1,’style’,option2,’position’,option3)

說(shuō)明：缺省：白光，無(wú)窮遠(yuǎn)，穿過(guò)[1,0,1]點(diǎn)

option1:RGB三元組或相應(yīng)的色彩字符

option2:’infinite’無(wú)窮遠(yuǎn)，‘local’近光

option3：直角坐標(biāo)的三元數(shù)組形式遠(yuǎn)光：光線穿過(guò)該點(diǎn)射向原點(diǎn)近光：光源所在位置照明lightingoptionsoptions:flat均勻各片顏色缺省設(shè)置

gouraud采用顏色插值1.3三維曲線繪圖options: