唐昌建(MATLAB編程基礎及應用) 第五章

1、第五章 數(shù)據(jù)可視化 第一節(jié) 符號函數(shù)的函數(shù)圖1. 平面恩圖位置函數(shù) subplot(nmj)2. 二維直角坐標符號函數(shù)繪圖 （1）ezplot(f,x1,x2)f:含單變量的符號函數(shù)x1,x2 ：自變量的取值范圍，默認為-2pi,2pi。（2） ezplot(u(x,y),x1,x2,y1,y2)倆自變量隱函數(shù)u(x,y)=0（3） ezplot(x,y,t1,t2)x=f(t)y=g(t) 是參數(shù)方程（exno25)(e25)f=sym(x2+1)subplot(221)ezplot(f,-2,2)subplot(222)ezplot(y-x2-1,-2,2,0,10)x=sym(cos(t

2、)y=sym(sin(t)subplot(223)ezplot(x,y)3. 三維直角坐標符號函數(shù)繪圖ezplot(x,y,z,t1,t2)x=f(t)y=g(t)z-h(t)默認范圍-2pi,2pi(exno26t)(e26t)x=sym(cos(t)y=sym(sin(t)z=sym(t2)ezplot3(x,y,z,0,8*pi)4. 二維平面極坐標符號函數(shù)繪圖ezpolar(r,x1,x2)函數(shù)r 是幅值，自變量是極角，x1,x2是極角的取值范圍 練習 5-1 在極坐標下繪出下面的函數(shù)圖r=4sin(3）（exno27t）(e27t)r=sym(4*sin(3*t)ezpolar(r,

3、0,2*pi)第二節(jié)1. 二維數(shù)據(jù)的形式a) 兩個元素同維n的行向量b) 一個二維（nm）矩陣。2. 二維數(shù)據(jù)的圖形a) 兩個元素同維n的行下高能量，各對應的元素在平面上確定n個點連成一條曲線b) 二維矩陣（nm）的每一列元素可構成n個點的曲線。曲線的橫坐標為行數(shù)（1,2。），縱坐標為該列對性的元素。此矩陣可表示為m挑曲線（列操作)c) 兩個同維的（nm）二維矩陣（x，y）可表示為m條曲線。每天曲線的橫、縱坐標分別為x和y對應的列向量各元素。（列操作）3. 建立二維數(shù)據(jù)圖形的函數(shù)a) 設x1和y1，x2和y2。為多組行向量，則plot（x1，y1，x2，y2。）繪出多條曲線。x1，x2。是橫坐

4、標行向量，y1，y2。是縱坐標行向量b) 設為二維（nm）矩陣，則plot（x）繪出m條曲線，矩陣的行數(shù)為橫坐標，各列的元素為縱坐標。c) 設x和y分別為二維（nm）矩陣，則plot（x，y）繪出m條曲線。每條曲線的橫、縱坐標分別為x和y對應的列向量坐標。（列操作）（exno28t）d) 與plot對應的繪圖函數(shù)還有以下一些，他們的條用格式相同，坐標刻度不同。i. plot雙軸線性刻度ii. loglog雙軸線對數(shù)刻度iii. semilogxx軸對數(shù)刻度，y軸線性刻度。iv. semilogyy軸對數(shù)刻度，x軸線性刻度。v. plotyy雙y軸，適合兩組數(shù)據(jù)相差較大的數(shù)據(jù)組。（exno29t

5、）（e28t）x=0:0.1:8;y1=sin(x);y2=cos(x);subplot(221)plot(x,y1)subplot(222)plot(x,y1,x,y2)w=2 3;3 1;4 6subplot(223)plot(w)q=4 6;3 5;1 2subplot(224)plot(w,q)（e29t）x=0:0.1:10;y1=sin(x);y2=exp(x);y3=exp(x).*sin(x)subplot(221)plot(x,y2)subplot(222)loglog(x,y2)subplot(223)plotyy(x,y1,x,y2)subplot(224)semilog

6、y(x,y2)4. 二維數(shù)據(jù)圖形的繪圖控制a) 控制曲線的顏色colors、線型line styles、標志markers。基本格式：plot(x,y,clm)1） 顏色b藍，c青（cyan），g綠，k黑，m紫（magenta），r紅，w白，y黃。2） 線型-實線- 虛線：點線-.點劃線3） 標志右三角*型號+.ovsquarediamondpentagram五角星hexagram六角形none 無例如plot(x,t,R-square)代表以紅色的虛線、數(shù)據(jù)點上用方型符號的曲線b) 控制曲線的坐標軸axis normalgrid on(off)網(wǎng)格axis square長寬比例為1box o

7、n(off) 外圍矩形axisequal長寬比為不變，兩刻度一致。axis equal tight長寬比為不變，圖緊貼軸axis(x1,x2,y1,y2)控制坐標軸的范圍。axisoff 取消坐標軸 （exno31）（e31）x=0:0.1:8.0;y1=sin(x);y2=cos(x);subplot(221)plot(x,y1,r-square,x,y2,b-.* )box ongrid onsubplot(222)plot(x,y1,k:pentagram,x,y2,b-.*)axis equal tightbox offgrid offsubplot(223)plot(y1,y2,k)

8、axis equalaxis offsubplot(224)plot(y1,y2,b)axis onc）曲線圖中加入文字標注1） title給曲線圖加標題2） xlabel給曲線圖軸加標題3） ylabel。4） zlabel。5） legend對當前圖加圖注6） text對指定位置加字符串7） gtext在鼠標的位置加字符串（exno32）注：上述函數(shù)的引用中，有引導的英文可表示不同的意義。如alpha表示希臘字符等。（e32）x=0:0.1:8.0;plot(x,sin(x),x,cos(x)title(標題)xlabel(alpha)ylabel(h2)legend(1,2)text(p

9、i/4,sin(pi/4),leftarrow sin(pi/4)=0.707)gtext(string)第3節(jié) 3D數(shù)據(jù)圖3D與2D繪圖的語句結構基本相同，僅繪圖函數(shù)不同。1. x,y,z分別是向量plot3(x,y,z)繪制一條三維曲線2. x,y,z分別是同維矩陣（mm）plot3(x,y,z)繪制m條三維曲線（按列操作）。3. 三維網(wǎng)狀圖mesh1） 一般meshezmesh（符號函數(shù)）2） 帶等高線meshcezmeshc（符號函數(shù)）3） 加圍裙meshz4. 三維曲面圖surf1） 一般surfezsurf（符號函數(shù)）。2） 帶等高線surfcezsurfc（符號函數(shù)）3） 加光源

10、surf15. 等高線contoura) 平面上的等高線contourezcontour（符號函數(shù)）b) 空間上的等高線contour36. 幾個需要注意的問題a) mesh（x）與mesh（x，y，z）的區(qū)別。前者是按x矩陣的腳標作為x-y平面的坐標?；蛘呤前磝、y、z矩陣的值，x、y、z可以是向量或矩陣b) mesh（x，y，z）中和x，y，z分別是向量和矩陣的區(qū)別。（exno36）（e36）t=0:pi/50:10*pi;subplot(231)plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t.2)grid on x,y=meshgrid(-2:0.1:2);z=x.*exp(-x

11、.2-y.2);subplot(232)plot3(x,y,z)box off subplot(233)meshz(x,y,z) subplot(234)surf(x,y,z) subplot(235)contour(x,y,z) subplot(236)contour3(x,y,z)axis off7.曲面圖的顏色在maltab中，涉及到對一個對象作色，必須要有一個顏色映象表。這個表有函數(shù)colormap來實現(xiàn)。Colormap是一個矩陣，有固定列數(shù)為3，行列數(shù)為N。每行的三個元素分別由0-1的值來實現(xiàn)，分別表示RGB的強度。如1 1 11表白色，0 0 0為黑色 0.5 0.5 0.5 表

12、橙色，任意組合顏色矩陣colormap可以自己創(chuàng)造，也可以由matlab系統(tǒng)提供，matlab 系統(tǒng)的顏色矩陣有（64*3）函數(shù)名說明函數(shù)名說明bone藍色調(diào)灰度hot黑-白-紅-黃cool青-品紅hsv默認標準copper銅色變化jet變體flag紅-白-藍pink淡粉紅色gray線性灰度prism光譜色命令窗用colormap(hot)；colorbar看各矩陣的顏色分布。對一個對象作色時，需根據(jù)某一顏色信息數(shù)據(jù)矩陣中的元素值大小去確定顏色矩陣合縱的某一行（顏色）。如顏色矩陣有N行，則系統(tǒng)自動將顏色信息數(shù)據(jù)矩陣的元素從小到大分為N組每一組的元素代表一種顏色。在surf（x，y，z）的繪圖中

13、，顏色矩陣默認為hsv。語句surf（x，y，z，c）中，c就是顏色信息數(shù)據(jù)矩陣，省略時系統(tǒng)默認矩陣為Z，與該語句配合使用的還有顏色矩陣必須提供。格式：colormap().（exno30t）（exno31t）（exno37）（exno38）（e30t）x,y,z=peakssubplot(221)surf(x,y,z)subplot(222)surf(x,y,z,y)colorbar（e31t）x,y,z=peakssubplot(223)surf(x,y,z)subplot(224)surf(x,y,z,x)colormap(cool)colorbarx,y,z=peakssubplot(

14、223)surf(x,y,z) subplot(224)surf(x,y,z,x)colormap(0 0 0;1 1 1)colorbar(e37)k=6n=2k-1theta=pi*(-n:2:n)/nphi=(pi/2)*(-n:2:n)/ntheta,phi=meshgrid(theta,phi)x=cos(phi).*cos(theta)y=cos(phi).*sin(theta)z=sin(phi)colormap(0 0 0;1 1 1)c=hadamard(2k)%產(chǎn)生隨機的二值（0，1）矩陣surf(x,y,z,c)k=6n=2k-1theta=pi*(-n:2:n)/nph

15、i=(pi/2)*(-n:2:n)/ntheta,phi=meshgrid(theta,phi)x=cos(phi).*cos(theta)y=cos(phi).*sin(theta)z=sin(phi)colormap(0 0 0;1 1 1)c=hadamard(2k)%產(chǎn)生隨機的二值（0，1）矩陣surf(x,y,z,x)8 特殊圖形的繪制（1）條圖（離散數(shù)據(jù)的描述）(exno40)函數(shù)說明bar描述n,m矩陣數(shù)據(jù)，二維垂直條圖。bar3描述n,m矩陣數(shù)據(jù)，三維垂直條圖。barh描述n,m矩陣數(shù)據(jù)，二維水平條圖。barh3描述n,m矩陣數(shù)據(jù)，三維水平條圖。(e40)Y=5 2 1;8 7

16、 3;9 8 6;5 5 5;4 3 2subplot(221)bar(Y)box offsubplot(222)bar3(Y)subplot(223)barh(Y)subplot(224)bar3h(Y)(2) 面積圖 area用面積的方法描述響亮或矩陣數(shù)據(jù)，向量或矩陣數(shù)據(jù)形成的曲線與X軸未成的面積注：1） 上述函數(shù)可以給出參數(shù)，以實現(xiàn)不同效果，如stack表堆疊條圖。（查幫助）2） 條圖上可疊加其他圖。（exno41）3） area調(diào)用向量或矩陣的區(qū)別。（exno42）(e42)Y=5 2 1;8 7 3;9 8 6;5 5 5;4 2 3subplot(221)area(Y)grid o

17、n %顯示柵格set(gca,Layer,top,XTick,1:5)%將柵格顯示在圖形之上 sales=51.6 82.4 90.8 59.1 47.0;x=90:94;profits=19.3 34.2 61.4 50.5 29.4;subplot(222)area(x,sales,facecolor,0.5 0.9 0.6,. edgecolor,b,linewidth,2)hold onarea(x,profits,facecolor,0.9 0.85 0.7,. edgecolor,y,linewidth,2)hold offset(gca,XTick,90:94)set(gca,L

18、ayer,top)gtext(leftarrow 銷售量)gtext(利潤)gtext(費用)xlabel(年,fontsize,14)（e41）clc;Y=5 2 1;8 7 3;9 8 6;5 5 5;4 2 3;subplot(221)bar(Y,stack)grid on temp=29 23 27 25 20 23 23 27;days=0:5:35;subplot(222)bar(days,temp)xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC) TCE=515 420 370 250 135 120 60 20;subplot(223)plot(days,T

19、CE,LineWidth,3) subplot(224)bar(days,temp)xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC)h1 = gca;%獲得病保留當前圖形的坐標句柄h2 = axes(Position,get(h1,Position);%創(chuàng)建新坐標并保留plot(days,TCE,LineWidth,3)%在新坐標中繪圖，原坐標及圖形保留set(h2,YAxisLocation,right,Color,none)%對新坐標進行設置，y軸放右邊，x軸不需要標記（3） 餅圖 pie(x) pie3(x)a. 描述向量x中的各元素占綜合的百分比。pie(x)為平面

20、餅圖，pie3（x）為立體餅圖(e32t)b. 分離切塊的餅圖。注意pie（x，y）的用法，x,y同維，y的元素是否為零，決定x中對應的餅圖是否分離。（e32t）x1=3 5 10 2;x2=0.4 1.2 0.6 2.2subplot(221)pie(x1)subplot(222)pie(x2)subplot(223)pie3(x1)subplot(224)pie3(x2)（e44）X=19.3 22.1 51.6; 34.2 70.3 82.4; 61.4 82.9 90.8; 50.5 54.9 59.1; 29.4 36.3 47.0;x=sum(X)explode=zeros(siz

21、e(x)c,offset=max(x);explode(offset)=5h=pie(x,explode);colormap jet（4） 直方圖 hist(x)1) 描述向量或矩陣x數(shù)據(jù)群按元素大小的分布規(guī)律。2) 調(diào)用方式：hist(x) (e33t)（e33t）x1=rand(1000,3);x2=randn(1000);subplot(221)hist(x1)subplot(222)hist(x2)(5) 離散數(shù)據(jù)圖 stem1） 二維 stem2） 三位 stem33） 階梯 stairs（e45）（e45）alpha=0.02;beta=.5;t=0:4:200;y=exp(-al

22、pha*t).*sin(beta*t);subplot(221)stem(t,y)xlabel(時間（微秒）)%坐標軸的標注ylabel(Magnitude) t=0:.1:10;%時間范圍s=0.1+i;%y=exp(-s*t);%計算延遲指數(shù)subplot(222)stem3(real(y),imag(y),t)hold onhline=plot3(real(y),imag(y),t,k)%備份圖像hold offset(hline,LineWidth,3) %設置線寬xlabel(實部)ylabel(虛部)zlabel(Magnitude) alpha=0.01;beta=0.5;t=0

23、:10;f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);subplot(223)stairs(t,f)hold onplot(t,f,:*)hold offlabel=函數(shù)e-(alpha*t) sinbeta*t的階梯圖;text(0.5,-0.2,label,FontSize,14)xlabel(t=0:10,FontSize,14)axis(0 10 -1.2 1.2) xx=0:pi/12:2*pi;%誤差函數(shù)yy=sin(xx);e=rand(size(xx)/5;subplot(224)errorbar(xx,yy,e)(6) 矢量圖1） 具有大小和方向的量成為矢量2）

24、描述矢量圖的函數(shù)：函數(shù)說明compass羅盤圖feather羽圖quiver2D矢量圖quiver33D矢量圖（e46）wdir = 45 90 90 45 360 335 360 270 335 270 335 335;%風向圖 knots = 6 6 8 6 3 9 6 8 9 10 14 12;%風力rdir=wdir*pi/180;subplot(221)x,y = pol2cart(rdir,knots);compass(x,y)desc = 風向和風力, 北京氣象臺, 11月17日18:00到, 11月18日06:00;gtext(desc) %由鼠標定位 theta=90:-10:0;r=ones(size(theta);u,v = pol2cart(theta*pi/180,r*10);subplot(222)feather(u,v) n = -2.0:.22:2.0;X,Y,Z = peaks(n);subplot(223)U,V = gradient(Z,0.2);hold onquiver(X,Y,U,V)hold off vz= 10;%a