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1、二维平面画图周辉林 博士/副教授 南昌大学信息工程学院 Email：3-1 基本的绘图指令Plot : 最基本的绘图指令对 x 坐标及相对应的 y 坐标进行作图 范例3-1：plotxy01.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 间，等分取 100 个点y = sin(x);% 计算 x 的正弦函数值plot(x, y);% 进行二维平面描点作图Plot基本绘图-1 linspace(0, 2*pi) 产生从 0 到 2且长度为 100 (默 认值)的向量 x y 是对应的 y 坐标只给定一个向量 该向量则对其索引值 (Index)作图plot(y)和plot(1:
2、length(y), y) 会得到相同的结果Plot基本绘图-2 (I)一次画出多条曲线 将 x 及 y 坐标依次送入plot 指令 范例3-2：plotxy02.mx = linspace(0, 2*pi); % 在 0 到 2 间，等分取 100 个点plot(x, sin(x), x, cos(x), x, sin(x)+cos(x); % 进行多条曲线描点作图Plot基本绘图-2 (II)Plot(x,sin(x), x, cos(x), x, sin(x)+cos(x);画出多条曲 线时，会自动 轮换曲线颜色Plot基本绘图-3 (I)若要以不同的线标(Marker)来作图 范例3-
3、3：plotxy03.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 间，等分取 100 个点plot(x, sin(x), o, x, cos(x), x, x, sin(x)+cos(x), *);Plot基本绘图-3 (II)Plot基本绘图-4 (I)只给定一个矩阵 y 对矩阵 y 的每一个行向量(Column Vector) 作图 范例3-4：plot04.my = peaks;% 产生一个 4949 的矩阵plot(y);% 对矩阵 y 的每一个行向量作图Plot基本绘图-4 (II)peaks 指令产生一个4949的矩阵，代表二维函数的值 plot(y) 直接画
4、出 49 条直线 类似于从侧面观看 peaks 函数Plot基本绘图-5 (I)x 和 y 都是矩阵plot(x, y) 会取用 y 的每一个行向量和对 应的 x 行向量作图 范例3-5：plotxy05.mx = peaks;y = x;% 求矩阵 x 的转置矩阵 xplot(x, y);% 取用矩阵 y 的每一行向量，与对应矩阵 x % 的每一个行向量作图Plot基本绘图-5 (II)提示一般情况下，MATLAB 将矩阵视为行向量 的集合对只能处理向量的函数(Ex : max、min、 mean) 给定一个矩阵，函数会对矩阵的行向量一一 进行处理或运算Plot基本绘图-6 (I)z 是一个
5、复数向量或矩阵 plot(z) 将 z 的实部(即 real(z)和虚部(即 imag(z)当成 x 坐标和 y 坐标来作图， 其效果等于 plot(real(z), imag(z) 范例3-6：plotxy06.mx = randn(30);% 产生 3030 的随机数(正规分布)矩阵z = eig(x);% 计算 x 的固有值(或称特征值)plot(z, o)grid on% 画出网格线Plot基本绘图-6 (II) x 是一个 3030 的随机数矩阵 z 则是 x 的固有值(Eigenvalue，或特征值) z 是复数向量，且每一个复数都和其共轭复数同时出现，因此 画出的图是上下对称基本
6、二维绘图指令指令说明Plotx 轴和 y 轴均为线性刻度(Linear Scale)loglogx 轴和 y 轴均为对数刻度(Logarithmic Scale)semilogxx 轴为对数刻度，y 轴为线性刻度semilogyx 轴为线性刻度，y 轴为对数刻度plotyy画出两个刻度不同的y轴Plot基本绘图-7 (I)Semilogx指令 使 x 轴为对数刻度，对正弦函数作图 范例plotxy07.mx = linspace(0, 8*pi);% 在 0 到 8 间，等分取 100 个点semilogx(x, sin(x); % 使 x 轴为对数刻度，并对其正弦函数作图Plot基本绘图-7
7、 (II)X轴为对数刻度Plot基本绘图-8 (I)plotyy 指令 画出两个刻度不同的 y 轴 范例3-8：plotxy08.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 间，等分取 100 个点y1 = sin(x);y2 = exp(-x);plotyy(x, y1, x, y2); % 画出两个刻度不同的 y 轴，分别是 y1, y2Plot基本绘图-8 (II) y1 的刻度是在左手边 y2 的刻度是在右手边 两边的刻度不同Y1的刻度Y2的刻度3-2 图形的控制plot 指令，可以接受一个控制字符串输 入 用以控制曲线的颜色、格式及线标 使用语法 plot(x,
8、 y, CLM) C：曲线的颜色(Colors) L：曲线的格式(Line Styles) M：曲线所用的线标(Markers)图形控制范例-1 (I) 用黑色点线画出正弦波 每一资料点画上一个小菱形 范例3-9：plotxy09.mx = 0:0.5:4*pi;% x 向量的起始与结束元素为 0 及 4， % 0.5为各元素相差值y = sin(x);plot(x, y,k:diamond)% 其中k代表黑色，：代表点 % 线，而diamond 则指定菱形为曲 % 线的线标图形控制范例-1 (II)plot 指令的曲线颜色Plot指令的曲线颜色字符 串曲线颜色RGB值b蓝色(Blue)(0,
9、0,1) c青蓝色(Cyan)(0,1,1) g绿色(Green)(0,1,0) k黑色(Black)(0,0,0) m紫黑色(Magenta)(1,0,1) r红色(Red)(1,0,0) w白色(1,1,1) y黄色(Yellow)(1,1,0)plot 指令的曲线格式plot 指令的曲线格式字符串曲线格式-实线(默认值)-虚线：点线-.点虚线plot 指令的曲线线标 (I)plot 指令的曲线线标字符串曲线符号符号O圆形+加号X叉号*星号.点号朝上三角形V朝下三角形plot 指令的曲线线标 (II)plot 指令的曲线线标字符串曲线符号符号朝右三角形朝左三角形square方形diamon
10、d菱形pentagram五角星形hexagram六角星形None无符号(默认值)3-3 图轴的控制plot 指令会根据坐标点自动决定图轴范围也可以使用 axis 指令指定图轴范围 使用语法： axis(xmin, xmax, ymin, ymax) xmin , xmax：指定 x 轴的最小和最大值 ymin , ymax：指定 y 轴的最小和最大值图轴控制范例-1 (I)画出正弦波在 y 轴介于 0 和 1 的部份 范例3-10：plotxy10.mx = 0:0.1:4*pi;% 起始与结束元素为 0 及 4，0.1 为各 % 元素相差值y = sin(x);plot(x, y);axis
11、(-inf, inf, 0, 1);% 画出正弦波 y 轴介于 0 和 1 的部份图轴控制范例-1 (II) inf指令：以资料点(上例： x 轴的数据点)的最小和最大值取代之图轴控制范例-2 (I)指定图轴上的网格线点(Ticks) 范例3-11：plotxy11.mx = 0:0.1:4*pi;plot(x, sin(x)+sin(3*x)set(gca, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 在 y 轴加上网格线点grid on% 加上网格线图轴控制范例-2 (II) grid on：加上网格线 gca：get current axis的简称传回目前使用中的图轴gca属Hand
12、le Graphics的指令，第七章会有更详细的说明使用者加入的 网格线点和文 字图轴控制范例-3 (I)将网格线点的数字改为文字 范例3-12：plotxy12.mx = 0:0.1:4*pi;plot(x, sin(x)+sin(3*x)set(gca, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 改变网格线点set(gca, yticklabel, 极小,临界值,崩溃值,极大);% 改变网格线点的文字grid on% 加上网格线图轴控制范例-3 (II)Subplotsubplot 在一个窗口产生多个图形(图轴) 一般形式为 subplot (m, n, p) 将窗口分为 m n 个
13、区域 下一个 plot 指令绘图于第 p 个区域 p 的算法为由左至右，一列一列图轴控制范例-4 (I)同时画出四个图于一个窗口中 范例3-13：plotxy13.mx = 0:0.1:4*pi;subplot(2, 2, 1); plot(x, sin(x);% 此为左上角图形subplot(2, 2, 2); plot(x, cos(x);% 此为右上角图形subplot(2, 2, 3); plot(x, sin(x).*exp(-x/5);% 此为左下角图形subplot(2, 2, 4); plot(x, x.2);% 此为右下角图形图轴控制范例-4 (II)Subplot(2,2,
14、1 )Subplot(2,2,3 )Subplot(2,2,2 )Subplot(2,2,4 )图轴控制范例-5 (I)长宽比(Aspect Ratio) 一般图轴长宽比是窗口的长宽比 可在 axis 指令后加不同的字符串来修改 范例3-14：plotxy14.mt = 0:0.1:2*pi;x = 3*cos(t);y = sin(t);subplot(2, 2, 1); plot(x, y); axis normalsubplot(2, 2, 2); plot(x, y); axis squaresubplot(2, 2, 3); plot(x, y); axis equalsubplot
15、(2, 2, 4); plot(x, y); axis equal tight图轴控制范例-5 (II)axis normalaxis equalaxis squareaxis square tight改变图轴长宽比的指令改变目前图轴长宽比的指令需在 plot 指令之后呼叫才能发挥效用指令说明 axis normal使用预设长宽比(等于图形长宽比) axis square长宽比例为 1 axis equal长宽比例不变，但两轴刻度一致 axis equal tight两轴刻度比例一致，且图轴贴紧图形 axis image两轴刻度比例一致(适用于影像显示)改变图轴背景颜色的指令colordef 改变图轴与窗口之背景颜色 先呼叫 colordef 指令，其后 plot 指令产生 的图形才有效用指令说明colordef white图轴背景为白色，窗口背景为浅灰色colordef black图轴背景为黑色，窗口背景为暗灰色colordef none图轴背景为黑色，窗口背景为黑色(这是 MATLAB 第 4 版的默认值)grid 和 box 指令画出网格线或画出图轴外围的方形指令说明grid on画出网格线grid off取消网格线box on画出图轴的外围长方形box off取消图轴的外围长方形3
