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1、2.基本 xy 平面绘图命令 MATLAB 不但擅长於矩阵相关的数值运算，也适合用在各种科学目视表示 （Scientific visualization） 。本节将介绍 MATLAB 基本 xy 平面及 xyz 空间 的各项绘图命令，包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。 plot 是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲 线上每一点的 x 及 y 座标。下例可画出一条正弦曲线： close all; x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100 个点的 x 座标 y=sin(x); % 对应的 y 座标 plot(x,y); = 小整理：MATLAB
2、 基本绘图函数 plot: x 轴和 y 轴均为线性刻度（Linear scale） loglog: x 轴和 y 轴均为对数刻度（Logarithmic scale） semilogx: x 轴为对数刻度，y 轴为线性刻度 semilogy: x 轴为线性刻度，y 轴为对数刻度 = 若要画出多条曲线，只需将座标对依次放入 plot 函数即可： plot(x, sin(x), x, cos(x); 若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可： plot(x, sin(x), c, x, cos(x), g); 若要同时改变颜色及图线型态（Line style） ，也是在座标对後面加上相 关字串
3、即可： plot(x, sin(x), co, x, cos(x), g*); = 小整理：plot 绘图函数的叁数 字元 颜色 字元 图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色 o 圆 w 白色 x x b 蓝色 + + g 绿色 * * r 红色 - 实线 c 亮青色 : 点线 m 锰紫色 -. 点虚线 - 虚线 = 图形完成後，我们可用 axis(xmin,xmax,ymin,ymax)函数来调整图轴的范 围： axis(0, 6, -1.2, 1.2); 此外，MATLAB 也可对图形加上各种注解与处理： xlabel(Input Value); % x 轴注解 ylabel(Functio
4、n Value); % y 轴注解 title(Two Trigonometric Functions); % 图形标题 legend(y = sin(x),y = cos(x); % 图形注解 grid on; % 显示格线 我们可用 subplot 来同时画出数个小图形於同一个视窗之中： subplot(2,2,1); plot(x, sin(x); subplot(2,2,2); plot(x, cos(x); subplot(2,2,3); plot(x, sinh(x); subplot(2,2,4); plot(x, cosh(x); MATLAB 还有其他各种二维绘图函数，以适合
5、不同的应用，详见下表。 = 小整理：其他各种二维绘图函数 bar 长条图 errorbar 图形加上误差范围 fplot 较精确的函数图形 polar 极座标图 hist 累计图 rose 极座标累计图 stairs 阶梯图 stem 针状图 fill 实心图 feather 羽毛图 compass 罗盘图 quiver 向量场图 = 以下我们针对每个函数举例。 当资料点数量不多时，长条图是很适合的表示方式： close all; % 关闭所有的图形视窗 x=1:10; y=rand(size(x); bar(x,y); 如果已知资料的误差量，就可用 errorbar 来表示。下例以单位标准差
6、来做 资料的误差量： x = linspace(0,2*pi,30); y = sin(x); e = std(y)*ones(size(x); errorbar(x,y,e) 对於变化剧烈的函数，可用 fplot 来进行较精确的绘图，会对剧烈变化处进 行较密集的取样，如下例： fplot(sin(1/x), 0.02 0.2); % 0.02 0.2是绘图范围 若要产生极座标图形，可用 polar： theta=linspace(0, 2*pi); r=cos(4*theta); polar(theta, r); 对於大量的资料，我们可用 hist 来显示资料的分 情况和统计特性。下面 几个
7、命令可用来验证 randn 产生的高斯乱数分 ： x=randn(5000, 1); % 产生 5000 个 ?=0，?=1 的高斯乱数 hist(x,20); % 20 代表长条的个数 rose 和 hist 很接近，只不过是将资料大小视为角度，资料个数视为距离，? 眉昊嬷票硎荆?x=randn(1000, 1); rose(x); stairs 可画出阶梯图： x=linspace(0,10,50); y=sin(x).*exp(-x/3); stairs(x,y); stems 可产生针状图，常被用来绘制数位讯号： x=linspace(0,10,50); y=sin(x).*exp(-
8、x/3); stem(x,y); stairs 将资料点视为多边行顶点，并将此多边行涂上颜色： x=linspace(0,10,50); y=sin(x).*exp(-x/3); fill(x,y,b); % b为蓝色 feather 将每一个资料点视复数，并以箭号画出： theta=linspace(0, 2*pi, 20); z = cos(theta)+i*sin(theta); feather(z); compass 和 feather 很接近，只是每个箭号的起点都在圆点： theta=linspace(0, 2*pi, 20); z = cos(theta)+i*sin(theta)
9、; compass(z); 3.基本 XYZ 立体绘图命令 在科学目视表示（Scientific visualization）中，三度空间的立体图是 一个非常重要的技巧。本章将介绍 MATLAB 基本 XYZ 三度空间的各项绘图命 令。 mesh 和 plot 是三度空间立体绘图的基本命令，mesh 可画出立体网状图， plot 则可画出立体曲面图，两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。下 列命令可画出由函数 形成的立体网状图: x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点 y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点 xx,yy=m
10、eshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵 zz=xx.*exp(-xx.2-yy.2); % 计算函数值，zz 也是 21x21 的矩阵 mesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图 surf 和 mesh 的用法类似： x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点 y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点 xx,yy=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵 zz=xx.*exp(-xx.2-yy.2); % 计算函数值，zz 也是 21x21 的矩
11、阵 surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图 为了方便测试立体绘图，MATLAB 提供了一个 peaks 函数，可产生一个凹凸有 致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点，其方程式为： 要画出此函数的最快方法即是直接键入 peaks： peaks z = 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) 我们亦可对 peaks 函数取点，再以各种不同方法进行绘图。meshz 可将曲面 加上围裙： x,y,z=peaks; m
12、eshz(x,y,z); axis(-inf inf -inf inf -inf inf); waterfall 可在 x 方向或 y 方向产生水流效果： x,y,z=peaks; waterfall(x,y,z); axis(-inf inf -inf inf -inf inf); 下列命令产生在 y 方向的水流效果： x,y,z=peaks; waterfall(x,y,z); axis(-inf inf -inf inf -inf inf); meshc 同时画出网状图与等高线： x,y,z=peaks; meshc(x,y,z); axis(-inf inf -inf inf -inf
13、 inf); surfc 同时画出曲面图与等高线： x,y,z=peaks; surfc(x,y,z); axis(-inf inf -inf inf -inf inf); contour3 画出曲面在三度空间中的等高线： contour3(peaks, 20); axis(-inf inf -inf inf -inf inf); contour 画出曲面等高线在 XY 平面的投影： contour(peaks, 20); plot3 可画出三度空间中的曲线： t=linspace(0,20*pi, 501); plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t); 亦可同时画出两条三度空间中的曲线： t=linspace(0, 10*pi, 501); plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);
