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1、2020/8/3,1,第五章 MATLAB绘图,2020/8/3,2,二维数据曲线图 其他二维图形 隐函数绘图 三维图形 图形修饰处理 图像处理与动画制作,2020/8/3,3,5.1 二维数据曲线图 5.1.1 绘制单根二维曲线 plot函数的基本调用格式为： plot(x,y) 其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。,例5-1 在0 x2区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x),例5-2 绘制曲线。,2020/8/3,4,plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数： plot(x) 在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐
2、标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。,2020/8/3,5,5.1.2 绘制多根二维曲线 1. plot函数的输入参数是矩阵形式 (1)当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。 (2)当x,y是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。,2020/8/3,6,(3) 对只包含一个输入参数的plot函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。 当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多
3、条曲线。,2020/8/3,7,2. 含多个输入参数的plot函数 调用格式为： plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) (1) 当输入参数都为向量时，x1和y1，x2和y2，xn和yn分别组成一组向量对，每一组向量对的长度可以不同。每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。,2020/8/3,8,(2) 当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。,例5-3 分析下列程序绘制的曲线。,2020/8/3,9,3. 具有两个纵坐标标度的图形 在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用
4、plotyy绘图函数。调用格式为： plotyy(x1,y1,x2,y2) 其中x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。,2020/8/3,10,例5-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线 y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和 y2=2e-0.5xcos(x)。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); plotyy(x,y1,x,y2);,2020/8/3,11
5、,4. 图形保持 hold on/off命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。,例5-5 采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线 y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)。,2020/8/3,12,5.1.3 设置曲线样式 MATLAB提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号，它们可以组合使用。例如，“b-.”表示蓝色点划线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次。 要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项，
6、其调用格式为： plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n),2020/8/3,13,曲线的色彩、线型和数据点型参数定义,2020/8/3,14,例5-6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色 绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。,2020/8/3,15,5.1.4 图形标注与坐标控制 1. 图形标注 有关图形标注函数的调用格式为： title(图形名称) xlabel(x轴说明) ylabel(y轴说明) text(x,y,图形说明) legend(图例1,图例2,),2020/8/3,16,函数中的说
7、明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用LaTeX格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将得到标注效果sin(t+)。,例5-7 在0 x2区间内，绘制曲线y1=2e-0.5x 和y2=cos(4x)，并给图形添加图形标注,2020/8/3,17,axis函数的调用格式为： axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) axis函数功能丰富，常用的格式还有： axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生正方形坐标系(缺省为矩形)。 a
8、xis auto：使用缺省设置。 axis off：取消坐标轴。 axis on：显示坐标轴。,2. 坐标控制,2020/8/3,18,给坐标加网格线用grid命令来控制。grid on/off命令控制是画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种状态之间进行切换。 给坐标加边框用box命令来控制。box on/off命令控制是加还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状态之间进行切换。,例5-8 在同一坐标中，可以绘制3个同心 圆，并加坐标控制。,2020/8/3,19,5.1.5 图形的可视化编辑 MATLAB 7.0版本在图形窗口中提供了可视化的图形编辑工具，利用图形窗口菜单栏或工具
9、栏中的有关命令可以完成对窗口中各种图形对象的编辑处理。 在图形窗口上有一个菜单栏和工具栏。菜单栏包含File、Edit、View、Insert、Tools、Desktop、Window和Help共7个菜单项，工具栏包含13个命令按钮。,2020/8/3,20,5.1.6 对函数自适应采样的绘图函数 fplot函数的调用格式为： fplot(fname,lims,tol,选项) 其中，fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。选项定义与plot函数相同。,2020/8/3,21,例5-9 用fplot函数绘制f(x)=cos(
10、tan(x)的曲线。 命令如下： fplot(cos(tan(pi*x), 0,1,1e-4),2020/8/3,22,5.1.7 图形窗口的分割 subplot函数的调用格式为： subplot(m,n,p) 该函数将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。 例5-10 在图形窗口中，以子图形式同时绘制多根曲线。,2020/8/3,23,5.2 其他二维图形 5.2.1 其他坐标系下的二维数据曲线图 1. 对数坐标图形 MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标 曲线的函数，调用格式为： sem
11、ilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,) semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,) loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,) 例5-11 应用上述函数作图。,2020/8/3,24,2. 极坐标图 polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式为： polar(theta,rho,选项) 其中theta为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内容与plot函数相似。,例5-12 绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点。,2020/8/3,25,5.2.2 二维统计分析图 在MATLAB中，二维统计分析图形很多，常见的有条形图、阶梯
12、图、杆图和填充图等，所采用的函数分别是： bar(x,y,选项) stairs(x,y,选项) stem(x,y,选项) fill(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,),例5-13 分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图 形式绘制曲线y=2sin(x)。,2020/8/3,26,MATLAB提供的统计分析绘图函数还有很多，例如，用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。 例5-14 绘制图形： (1) 某企业全年各季度的产值(单位：万元)分别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统计分析。 (2) 绘制复数的相量图：7+2.9i、2-3i 和-1.5-6i。,20
13、20/8/3,27,5.3 隐函数绘图 MATLAB提供了一个ezplot函数绘制隐函 数图形，下面介绍其用法。 (1) 对于函数f = f(x)，ezplot函数的调用格 式为： ezplot(f)：在默认区间-2x2绘制f = f(x)的图形。 ezplot(f, a,b)：在区间axb绘制f = f(x)的图形。,2020/8/3,28,(2) 对于隐函数f = f(x,y)，ezplot函数的调用格式为： ezplot(f)：在默认区间-2x2和 -2y2绘制f(x,y) = 0的图形。 ezplot(f, xmin,xmax,ymin,ymax)：在区间xminxxmax和yminy
14、ymax绘制f(x,y) = 0的图形。 ezplot(f, a,b)：在区间axb和ay b绘制f(x,y) = 0的图形。,2020/8/3,29,(3) 对于参数方程x = x(t)和y = y(t)，ezplot函数的调用格式为： ezplot(x,y)：在默认区间0t2绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。 ezplot(x,y, tmin,tmax)：在区间tmin t tmax绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。,例5-15 隐函数绘图应用举例。,2020/8/3,30,5.4 三维图形 5.4.1 三维曲线 plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为： plot3
15、(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,xn,yn,zn,选项n) 其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。,2020/8/3,31,程序如下： t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); plot3(x,y,z); title(Line in 3-D Space); xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z
16、); grid on;,例5-16 绘制三维曲线。,2020/8/3,32,5.4.2 三维曲面 1. 产生三维数据 在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为： x=a:d1:b; y=c:d2:d; X,Y=meshgrid(x,y); 语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数。,2020/8/3,33,2. 绘制三维曲面的函数 surf函数和mesh函数的调用格式为： mesh(x,y,z,c) surf(x,y,z,c) 一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。,例5-17 绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y)-x/10。,2020/8
