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1、MATLABMATLAB第3讲 数据和函数的可视化3.1 引言 3.2 二维绘图 3.3 三维绘图1MATLABMATLAB3.1 引言1、为什么做数据可视化？图形可反映杂乱数据间的内在关系 2、离散数据和离散函数的可视化 3、连续函数的可视化 （1）取离散自变量对应的数据对 （2）函数连续性的处理法一：对区间进行更细的分割，计算更多的点，近似表现函 数法二：把相邻点用直线连接，近似表示两点间的函数状态2MATLABMATLAB例1：用图形表示连续调制波形y=sin(t)sin(9t) clear t1=(0:11)/11*pi; y1=sin(t1).*sin(9*t1); t2=(0:10
2、0)/100*pi; y2=sin(t2).*sin(9*t2); figure subplot(2,2,1),plot(t1,y1,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子图(1) subplot(2,2,2),plot(t2,y2,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子图(2) subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子图(3) subplot(2,2,4),plot(t2,y2),axis(0,pi,-1,1),title(子图(4)3MATLABMATLAB4、可视化的一般步骤（1
3、）绘二维图形的一般步骤a)数据准备； b)选定图形窗及子图位置； c)调用绘图指令（线形、色彩、数据点形）； d)设置图形轴的范围、刻度、坐标分格线； e)图形注释（图名、坐标名、图例、文字说明）； f)图形的精细修饰； g)打印4MATLABMATLAB（2）绘三维图形的一般步骤a)数据准备（三维曲线、曲面）； b)选定图形窗及子图位置； c)调用（曲线或曲面）绘图指令（线形、色彩、数据点形） ； d)设置图形轴的范围、刻度、坐标分格线； e)图形注释（图名、坐标名、图例、文字说明）； f)着色、明暗、灯光、材质处理 g)视点、三度（横、纵、高）比 h)图形的精细修饰； i)打印5MATLA
4、BMATLAB3.2 二维绘图一、绘制二维曲线的最基本函数二、 图形修饰与控制三、特殊坐标二维图形四、特殊的二维图形6MATLABMATLAB一、绘制二维曲线的最基本函数 1. plot函数的基本用法plot的基本调用格式：plot(x,y) 说明： （1）x,y为同维向量，绘制以x,y元素为横、纵坐标的曲线 ； （2）当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出 多根不同色彩的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数， x被作为这些曲线的共同横坐标。 （3）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。 （4）plot函数最简单的调用格式是只包含
5、一个输入参数： plot(x)。7MATLABMATLAB例2:在0X2区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xsin(2x)。x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)8MATLABMATLAB2含多个输入参数的plot函数 plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 3含选项的plot函数 plot(x1,y1,选项1,x2,y2, 选项2,xn,yn,选项n)例3: 用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线 y=2e-0.5xsin(2x)及其包络线。(参数见P241)x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0
6、.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x1,y3,rp);9MATLABMATLAB二、 图形修饰与控制 1. 图形标注有关图形标注的指令：title(字符串)图形标题xlabel(字符串) x轴标注ylabel(字符串) y轴标注text(x,y, 字符串) 在坐标(x,y)处标注说明文字legend(图例1,图例2,) 图例注解10MATLABMATLAB例4: 给图形添加图形标注。x=(0:pi/100:2*pi);
7、y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x1,y3,rp);title(曲线及其包络线); %加图形标题xlabel(independent variable X); %加X轴说明ylabel(independent variable Y); %加Y轴说明text(2.8,0.5,包络线); %在指定位置添加图形说明text(0.5,0.5,曲线y);text(1.4,0.1,离散数据点); legen
8、d(包络线,包络线,曲线y,离散数据点) %加图例11MATLABMATLAB2. 坐标控制 （1）坐标轴比例控制axis(xmin xmax ymin ymax)限定坐标轴范围axis控制字符：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)axis auto 使用缺省设置axis off 取消坐标轴axis on 显示坐标轴（2）刻度控制set(gca,xtick,xs,ytick,ys) 二维坐标刻度设置set(gca,xtick,xs,ytick,ys,ztick,zs) 三维坐标刻度设置12MATLABMATLAB（3）网格控制gr
9、id on/off 添加/去掉网格线grid 在两种状态间切换（4）坐标框控制box on/off 加/不加边框线box 在两种状态间切换（5）图形保持hold on/off 保持/解除当前图形及轴系的所有特性13MATLABMATLAB例5 用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2x)及其包络线，并加网格线。x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y1,b:);axis(0,2*pi,-2,2); %设置坐标hold on; %设置图形保持状态plot(x,
10、y2,k);grid on; %加网格线box off; %不加坐标边框hold off; %关闭图形保持14MATLABMATLAB3. 图形窗口的分割subplot(m,n,p) p-绘图序号，按从左至右，从上至下排列 例6 在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余 弦、正切、余切曲线。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps); ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1); plot(x,y);title(sin(x);axis (0,2*pi,-1,1); subplo
11、t(2,2,2);plot(x,z);title(cos(x);axis (0,2*pi,1,1);subplot(2,2,3);plot(x,t);title(tangent(x);axis (0,2*pi,-40,40);subplot(2,2,4);plot(x,ct);title(cotangent(x);axis (0,2*pi,-40,40);15MATLABMATLAB例7：对图形窗口灵活分割x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps); ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot
12、(2,2,1); %选择22个区中的1号区stairs(x,y);title(sin(x)-1);axis (0,2*pi,-1,1); subplot(2,1,2); %选择21个区中的2号区stem(x,y);title(sin(x)-2);axis (0,2*pi,-1,1); subplot(4,4,3); %选择44个区中的3号区plot(x,y);title(sin(x);axis (0,2*pi,-1,1); subplot(4,4,4); %选择44个区中的4号区plot(x,z);title(cos(x);axis (0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,7);
13、%选择44个区中的7号区plot(x,t);title(tangent(x);axis (0,2*pi,-40,40);subplot(4,4,8); %选择44个区中的8号区plot(x,ct);title(cotangent(x);axis (0,2*pi,-40,40);16MATLABMATLAB4. 多窗口绘图 figure(n) 创建第n个图形窗口p 例： t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t); y1=cos(t+0.25); y2=tan(t+0.5); plot(t,y) % 自动出现第一个窗口 figure(2), plot(t,y1) % 在第二窗口绘图 fi
14、gure(3), plot(t,y2) %在第三窗口绘图17MATLABMATLAB三、特殊坐标二维图形 1极坐标图 polar(theta,rho,选项) theta极坐标极角，rho极坐标矢径， 选项的内容与plot函数相似。例8: 绘制=sin(2)cos(2)的极坐标图。theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho,k); 18MATLABMATLAB2对数坐标图形 （1）半对数坐标图形 x,y轴中只有一个是以10为底的对数坐标，另一个是线性坐标 semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,) semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)（2）对数坐标图形 loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)19MATLABMATLAB例9: 绘制y=10x2的对数坐标图并与直角线性坐标图 进行比较。x=0:0.1:10;y=10*x.*x;subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);grid on;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(semilogx(x,y);grid on;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);t
