Matlab教程Ch4matlab绘图.ppt

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1、第第4章章 MATLAB绘图绘图1本章目标l了解MATLAB的绘图功能l掌握二维图形和三维图形的绘制方法l能够进行常用的数据可视化处理2主要内容l4.1 二维图形二维图形l4.2 图形修饰与控制图形修饰与控制l4.3 三维图形三维图形3l数据可视化数据可视化 l图形对象图形对象l句柄句柄44.1 二维图形l图形窗口的创建图形窗口的创建l图形窗口l当前窗口lfigurelfigure（h）l图形窗口的清除与关闭图形窗口的清除与关闭lclflcloselclose(h)lclose all5lplot函数绘制二维曲线，常用格式有：函数绘制二维曲线，常用格式有：lplot(x)：缺省自变量的绘图格式

2、，x可为向量或矩阵。lplot(x,y)：基本格式，x和y可为向量或矩阵。lplot(x1,y1,x2,y2,)：多条曲线绘图格式，在同一坐标系中绘制多个图形。lplot(x,y,s)：开关格式，开关量字符串s设定了图形曲线的颜色、线型及标示符号6例：plot(x)lclearlx=3 5 7 6 12 24 15 33 6 9 7 2;lplot(x)lfigurelx=3 5 7;6 12 24;15 33 6;9 7 2lplot(x)向量矩阵离散数据的可视化7lt=(0:pi/50:2*pi);lk=0.4:0.1:1;lY=cos(t)*k;lplot(t,Y)8l例例:用图形表示连

3、续调制波形用图形表示连续调制波形 及其包络及其包络线。线。lt=(0:pi/100:pi);%长度为长度为101的时间采样列向量的时间采样列向量ly1=sin(t)*1,-1;%包络线函数值，是（包络线函数值，是（101x2）的）的矩阵矩阵ly2=sin(t).*sin(9*t);%长度为长度为101的调制波列向量的调制波列向量lt3=pi*(0:9)/9;ly3=sin(t3).*sin(9*t3);lplot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo)laxis(0,pi,-1,1)%控制轴的范围控制轴的范围910图形颜色、标记和线形参数表色彩字符色彩字符所定颜色所定颜色线型字符线型

4、字符线型格式线型格式标记符号标记符号数据点形式数据点形式标记符号标记符号数据点形式数据点形式y黄黄-实线实线（默（默认认）.点点右三角形右三角形11例 x=linspace(0,7);y1=sin(2*x);y2=sin(x.2);y3=(sin(x).2;%曲线曲线1：红色实线，：红色实线，+号显示数据点号显示数据点%曲线曲线2：黑色点线，：黑色点线，*号显示数据点号显示数据点%曲线曲线3：蓝色虚线，上三角形显示数据点：蓝色虚线，上三角形显示数据点 plot(x,y1,r+,x,y2,k*:,x,y3,b-)124.2 图形修饰与控制图形修饰与控制ltitle 给图形加标题给图形加标题lxl

5、able 给给x轴加标注轴加标注lylable 给给y轴加标注轴加标注ltext 在图形指定的任意位置加标注在图形指定的任意位置加标注lgtext 利用鼠标将标注加到图形任意位置利用鼠标将标注加到图形任意位置lgrid on 打开坐标网格线打开坐标网格线lgrid off关闭坐标网格线关闭坐标网格线llegend 添加图例添加图例laxis 控制坐标轴刻度控制坐标轴刻度13图形标识图形标识lclf;lt=0:pi/50:2*pi;ly=sin(t);plot(t,y);axis(0,2*pi,-1.2,1.2)ltext(pi/2,1,fontsize16leftarrowitsin(t)fo

6、ntname隶书隶书极大值极大值)清除当前图形14多次叠绘多次叠绘l利用利用hold绘制离散信号通过零阶保持器后产生绘制离散信号通过零阶保持器后产生的波形。的波形。lt=2*pi*(0:20)/20;y=cos(t).*exp(-0.4*t);lstem(t,y,g);hold on;stairs(t,y,r);hold off 离散信号的重构15双纵坐标图 l画出函数画出函数 和积分和积分 在区间上的在区间上的曲线。曲线。clf;dx=0.1;x=0:dx:4;y=x.*sin(x);s=cumtrapz(y)*dx;%梯形法求累计积分梯形法求累计积分plotyy(x,y,x,s),text

7、(0.5,0,fontsize14ity=xsinx)sint=fontsize16int_fontsize80 x;text(2.5,3.5,fontsize14its=,sint,fontsize14itxsinxdx)16例：绘制正弦和余弦曲线，并加入网格和标注cleart=0:0.1:10;y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,b-);x=1.7*pi;1.6*pi;y=-0.3;0.7;s=sin(t);cos(t);text(x,y,s);指定位置加标注指定位置加标注title(正弦和余弦曲线正弦和余弦曲线);标题标题legend(正弦正弦,余弦

8、余弦)%添加图例注解添加图例注解xlabel(时间时间)x坐标名坐标名ylabel(正弦正弦&余弦余弦)y坐标名坐标名grid on%添加网格添加网格axis square%将图形设置为正方形将图形设置为正方形17MATLAB的图形编辑窗口18采用采用hold函数对图形进行比较显示函数对图形进行比较显示 cleart=0:pi/10:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t)-cos(t);plot(t,y1);hold on;%后续图形叠加显示后续图形叠加显示plot(t,y2);plot(t,y3);19采用图形窗口分割方法进行比较显示采用图形窗口分割方法进行比较

9、显示 cleart=0:pi/10:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=cos(t+pi/2);y4=cos(t+pi);%将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第1行第行第1列列subplot(2,2,1);plot(t,y1);%将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第1行第行第2列列subplot(2,2,2);plot(t,y2);%将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第2行第行第1列列subplot(2,2,3);plot(t,y3);%将图形

10、窗口分割成两行两列，要画的图形为第将图形窗口分割成两行两列，要画的图形为第2行第行第2列列subplot(2,2,4);plot(t,y4);20lclf;t=(pi*(0:1000)/1000);ly1=sin(t);ly2=sin(10*t);ly12=sin(t).*sin(10*t);lsubplot(2,2,1),plot(t,y1);axis(0,pi,-1,1)lsubplot(2,2,2),plot(t,y2);axis(0,pi,-1,1)lsubplot(position,0.2,0.05,0.6,0.45)lplot(t,y12,b-,t,y1,-y1,r:);axis(

11、0,pi,-1,1)21224.3三维图形三维图形l三维曲线图三维曲线图lplot3函数可以绘制三维曲线:plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2)l三维网格图三维网格图lmesh函数为数据点绘制网格线：mesh(z)z为nm的矩阵，x与y坐标为元素的下标位置mesh(x,y,z)x,y,z分别为三维空间的坐标位置l三维曲面图三维曲面图l三维曲面的绘图是由surf函数完成的，用法和mesh类似。23l三维图形的数据准备三维图形的数据准备l（1）确定自变量的取值范围和取值间隔。l（2）构成平面上的自变量采样“格点”矩阵。l（3）计算在自变量采样“格点”上的函数值，即 Z=f(X

12、,Y)。24例：函数plot3绘制的三维曲线图 cleart=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)grid on25lt=(0:0.02:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t);lplot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd),view(-82,58),box on,legend(链链,宝石宝石)26例：分别用mesh函数和surf函数绘制高斯矩阵z=peaks(40);mesh(z);%网格线网格线 figure%产生新的图形窗口产生新的图形窗口surf(z);%着色表面图着色表面图27用曲面图表现函数 lclf,x=

13、-4:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);l%生成生成 x-y 坐标网格矩阵坐标网格矩阵lZ=X.2+Y.2;%计算格点上的函数值计算格点上的函数值lsurf(X,Y,Z);hold on,colormap(hot)lstem3(X,Y,Z,bo)l%用来表现在格点上计算函数值用来表现在格点上计算函数值2829观察点clearz=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);%绘制绘制子图子图1（默认视点）（默认视点）subplot(2,2,2);mesh(z);view(-15,60);%指定子图指定子图2的视点的视点subplot(2,2,3);mesh(z

14、);view(-90,0);%指定子图指定子图3的视点的视点subplot(2,2,4);mesh(z);view(-7,-10);%指定子图指定子图4的视点的视点30扩展阅读l4.4 特殊坐标系特殊坐标系l4.5 绘制特殊图形绘制特殊图形31直方图直方图bar,barh,bar3,bar3hl二维直方图有两种图型：垂直直方图和水平直方图。而每种图型又二维直方图有两种图型：垂直直方图和水平直方图。而每种图型又有两种表现模式：累计式：分组式。有两种表现模式：累计式：分组式。lx=-2:2;%注意：自变量要单调变化注意：自变量要单调变化lY=3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,

15、5;%各因素的相对贡献份额各因素的相对贡献份额lsubplot(1,2,1),bar(x,Y,stacked)%“累计式累计式”直方图直方图lxlabel(x),ylabel(Sigma y),colormap(cool)%控制直方图的用色控制直方图的用色llegend(因素因素A,因素因素B,因素因素C)lsubplot(1,2,2),barh(x,Y,grouped)%“分组式分组式”水平直方图水平直方图lxlabel(y),ylabel(x)3233lclf;x=-2:2;%注意：自变量要单调变化注意：自变量要单调变化lY=3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5;l%

16、各因素的相对贡献份额各因素的相对贡献份额lsubplot(1,2,1),bar3(x,Y,1)%“队列式队列式”直方图直方图lxlabel(因素因素ABC),ylabel(x),zlabel(y)lcolormap(summer)%控制直方图的用色控制直方图的用色lsubplot(1,2,2),bar3h(x,Y,grouped)l%“分组式分组式”水平直方图水平直方图lylabel(y),zlabel(x)3435饼图饼图pie,pie3l饼图指令饼图指令pie,pie3 用来表示各元素占总和的百用来表示各元素占总和的百分数。该指令第二输入宗量为与第一宗量同长分数。该指令第二输入宗量为与第一

17、宗量同长的的0-1向量，向量，1使对应扇块突出。使对应扇块突出。la=1,1.6,1.2,0.8,2.1;lsubplot(1,2,1),pie(a,1 0 1 0 0),legend(1,2,3,4,5)lsubplot(1,2,2),pie3(a,a=min(a),colormap(cool)3637散点图scatter,scatter3l表现函数表现函数 。lx=3*pi*(-1:0.2:1);y=x;X,Y=meshgrid(x,y);lR=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(R)./R;l%引入引入eps避免避免0/0，%lC=abs(del2(Z);l%求求“五点格式五

18、点格式”差分，反映曲面变化。差分，反映曲面变化。lmeshz(X,Y,Z,C)l%由曲面变化决定用色由曲面变化决定用色lhold on,scatter3(X(:),Y(:),Z(:),filled)%lhold off,colormap(hot)38l请注意本例中的请注意本例中的3个指令：（个指令：（1）散点图指令）散点图指令scatter3，标志三维数据点。它的前三个输入宗，标志三维数据点。它的前三个输入宗量必须是同长的向量，如指令量必须是同长的向量，如指令。（。（2）带垂）带垂帘的网线图指令帘的网线图指令meshz，它的调用格式与，它的调用格式与mesh没有什么不同。没有什么不同。l此外，

19、再次提醒读者注意指令此外，再次提醒读者注意指令。这样处理的。这样处理的目的是避免目的是避免0/0的不定性。该处理方法是求极限的不定性。该处理方法是求极限的一种数值方法。的一种数值方法。394041特殊效果特殊效果l透视l镂空l裁切42透视演示 lX0,Y0,Z0=sphere(30);%产生单位球面的三维坐标产生单位球面的三维坐标lX=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;l%产生半径为产生半径为2的球面的三维坐标的球面的三维坐标lclf,surf(X0,Y0,Z0);%画单位球面画单位球面lshading interp%采用插补明暗处理采用插补明暗处理lhold on,mesh(X,Y,Z)

20、,colormap(hot),hold offl%采用采用hot色图色图lhidden off%产生透视效果产生透视效果laxis equal,axis off%不显示坐标轴不显示坐标轴 4344演示：如何利用“非数”NaN，对图形进行剪切处理 lclf;lt=linspace(0,2*pi,100);lr=1-exp(-t/2).*cos(4*t);%旋转母线旋转母线lX,Y,Z=cylinder(r,60);%产生旋转柱面数据产生旋转柱面数据lii=find(X0&Y0);l%确定确定x-y平面第四象限上的数据下标平面第四象限上的数据下标lZ(ii)=NaN;%剪切剪切lsurf(X,Y,

21、Z);colormap(spring),shading interpllight(position,-3,-1,3,style,local)%设置光源设置光源lmaterial(0.5,0.4,0.3,10,0.3)%设置表面反射设置表面反射 4546演示：如何利用“非数”NaN，对图形进行镂空处理 lP=peaks(30);P(18:20,9:15)=NaN;%镂空镂空lsurfc(P);colormap(summer)llight(position,50,-10,5),lighting flatlmaterial(0.9,0.9,0.6,15,0.4)4748应用举例l画出一花瓣状图形画出

22、一花瓣状图形theta=-pi:0.01:pi;rho(1,:)=2*sin(5*theta).2;rho(2,:)=cos(10*theta).3;rho(3,:)=sin(theta).2;rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).3;for i=1:4%极坐标图形输出函数 polar(theta,rho(i,:)pauseend1*6294950515253应用举例54clear;t=1:9;d1=12.51 13.54 15.60 15.92 20.64 24.53 30.24 30.00 36.34;d2=2.87 20.54 32.21 40.50 48.31 64.51

23、 72.32 85.98 89.77;d3=10.11 8.14 14.17 20.14 40.50 39.45 60.11 62.13 20.90;plot(t,d1,r.-,t,d2,gx:,t,d3,m*-.);title(稳定性变化规律稳定性变化规律);xlabel(时间时间);ylabel(稳定性稳定性);axis(0 10 0 100);text(6.5,25.5,leftarrow样品样品a);text(3,43.8,样品样品brightarrow);text(4.8,30.5,leftarrow样品样品c);55l学好计算机的唯一途径是学好计算机的唯一途径是 l你的编程能力与你在计算机上投入的时间成你的编程能力与你在计算机上投入的时间成 结 束 语56