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1、第7章 绘图与图形处理第7章 绘图与图形处理人们很难从一大堆原始的数据中发现它们的含义，而数据图形恰能使视觉感官直接感受到数据的许多内在本质，发现数据的内在联系。MATLAB可以表达出数据的二维，三维，甚至四维的图形。通过图形的线型，立面，色彩，光线，视角等属性的控制，可把数据的内在特征表现得淋漓尽致。下面我们分别介绍图形的命令。7.1 二维图形7.1.1 基本平面图形命令命令1 plot功能 线性二维图。在线条多于一条时，若用户没有指定使用颜色，则plot循环使用由当前坐标轴颜色顺序属性（current axes ColorOrder property）定义的颜色，以区别不同的线条。在用完上
2、述属性值后，plot又循环使用由坐标轴线型顺序属性（axes LineStyleOrder property）定义的线型，以区别不同的线条。用法 plot(X,Y) 当X,Y均为实数向量，且为同维向量（可以不是同型向量），X=x(i)，Y=y(i)，则plot(X,Y)先描出点(x(i)，y(i)，然后用直线依次相连；若X，Y为复数向量，则不考虑虚数部分。若X，Y均为同维同型实数矩阵，X = X(i)，Y = Y(i)，其中X(i),Y(i)为列向量，则plot(X,Y)依次画出plot(X(i),Y(i)，矩阵有几列就有几条线；若X，Y中一个为向量，另一个为矩阵，且向量的维数等于矩阵的行数或
3、者列数，则矩阵按向量的方向分解成几个向量，再与向量配对分别画出，矩阵可分解成几个向量就有几条线；在上述的几种使用形式中，若有复数出现，则复数的虚数部分将不被考虑。plot(Y) 若Y为实数向量，Y的维数为m，则plot(Y)等价于plot(X,Y)，其中x=1：m；若y为实数矩阵，则把y按列的方向分解成几个列向量，而y 的行数为n，则plot(Y)等价于plot(X,Y)其中x=1;2;n；在上述的几种使用形式中，若有复数出现，则复数的虚数部分将不被考虑。plot(X1,Y1,X2,Y2,)，其中Xi与Yi成对出现，plot(X1,Y1,X2,Y2,)将分别按顺序取两数据Xi与Yi进行画图。若
4、其中仅仅有Xi或Yi是矩阵，其余的为向量，向量维数与矩阵的维数匹配，则按匹配的方向来分解矩阵，再分别将配对的向量画出。plot(X1,Y1,LineSpec1,X2,Y2,LineSpec2) 将按顺序分别画出由三参数定义Xi,Yi,LineSpeci的线条。其中参数LineSpeci指明了线条的类型，标记符号，和画线用的颜色。在plot 命令中我们可以混合使用三参数和二参数的形式：plot(X1,Y1,LineSpec1,X2,Y2,X3,Y3,LineSpec3)plot(,PropertyName,PropertyValue,) 对所有的用plot生成的line图形对象中指定的属性进行恰
5、当的设置。h = plot() 返回line图形对象句柄的一列向量，一线条对应一句柄值。说明 参数LineSpec功能 定义线的属性。Maltab允许用户对线条定义如下的特性：1线型表7-1定义符-：-.线型实线（缺省值）划线点线点划线2线条宽度指定线条的宽度，取值为整数（单位为像素点）3颜色表7-2定义符R（red）G(green)b(blue)c(cyan)颜色红色绿色兰色青色定义符M(magenta)y(yellow)k(black)w(white)颜色品红黄色黑色白色4标记类型表7-3定义符+o(字母)*.x标记类型加号小圆圈星号实点交叉号定义符dvt = 0:pi/20:2*pi;
6、plot(t,t.*cos(t),-.r*) hold on plot(exp(t/100).*sin(t-pi/2),-mo) plot(sin(t-pi),:bs) hold off图形结果为图7-1。例7-2 plot(t,sin(2*t),-mo, LineWidth,2,MarkerEdgeColor,k, MarkerFaceColor,.49 1 .63,MarkerSize,12)图形结果为图7-2。图7-1 二维曲线图 图7-2 二维图形的绘制命令2 fplot 功能 在指定的范围limits内画出一元函数y=f（x）的图形。其中向量x的分量分布在指定的范围内，y是与x同型的
7、向量，对应的分量有函数关系：y(i)=f(x(i)。若对应于x的值，y返回多个值，则y是一个矩阵，其中每列对应一个f（x）。例如，f（x）返回向量f1(x),f2(x),f3(x)，输入参量x=x1;x2;x3，则函数f（x）返回矩阵 f1(x1) f2(x1) f3(x1) f1(x2) f2(x2) f3(x2) f1(x3) f2(x3) f3(x3)注意一点的是，函数function必须是一个m-文件函数或者是一个包含变量x，且能用函数eval计算的字符串。例如：sin(x)*exp(2*x)，sin(x),cos(x)，hump(x)。用法 fplot(function,limits
8、) 在指定的范围limits内画出函数名为function的一元函数图形。其中limits是一个指定x-轴范围的向量xmin xmax或者是x轴和y轴的范围的向量xmin xmax ymin ymax。 fplot(function,limits,LineSpec) 用指定的线型LineSpec画出函数function。 fplot(function,limits,tol) 用相对误差值为tol画出函数function。相对误差的缺省值为2e-3。 fplot(function,limits,tol,LineSpec) 用指定的相对误差值tol和指定的线型LineSpec画出函数functio
9、n的图形。 fplot(function,limits,n) 当n=1，则至少画出n+1个点（即至少把范围limits分成n个小区间），最大步长不超过(xmax-xmin)/n。 fplot(function,lims,) 允许可选参数tol，n和LineSpec以任意组合方式输入。 X,Y = fplot(function,limits,) 返回横坐标与纵坐标的值给变量X和Y，此时fplot不画出图形。若想画出，可用命令plot(X,Y)。 = plot(function,limits,tol,n,LineSpec,P1,P2,) 允许用户直接给函数function输入参数P1，P2等，其中
10、函数functiond的定义形式为 y = function(x,P1,P2,) 若想用缺省的tol，n或LineSpec值，只需将空矩阵（ ）传递给函数即可。注意：fplot采用自适应步长控制来画出函数function的示意图，在函数的变化激烈的区间，采用小的步长，否则采用大的步长。总之，使计算量与时间最小，图形尽可能精确。例7-3fplot(tanh,-2 2)图形结果为图7-3。subplot(2,2,1);fplot(humps,0 1)subplot(2,2,2);fplot(abs(exp(-j*x*(0:9)*ones(10,1),0 2*pi)subplot(2,1,2);fp
11、lot(tan(x),sin(x),cos(x),2*pi*-1 1 -1 1)图7-3 函数画图 图7-4命令3 loglog功能 双对数图形。用法 loglog(Y) 若y为实数向量或矩阵，则结合y列向量的下标与y的列向量画出。若y为复数向量或矩阵，则loglog(Y)等价于loglog(real(Y),imag(Y)，在loglog的其他使用形式中将忽略Y的虚数部分。 loglog(X1,Y1,X2,Y2) 结合Xn与Yn画出图形。若只有Xn或Yn为矩阵，另一个为向量，行向量维数等于矩阵的列数，列向量的维数等于矩阵的行数，则loglog把矩阵按向量的方向分解成向量，再与向量结合分别画出图
12、形。 loglog(X1,Y1,LineSpec1,X2,Y2,LineSpeec2) 按顺序取三个参数Xn,Yn, LineSpecn画出线条，其中LineSpecn指定线条的线型，标记符号和颜色。用户可以混合使用二参数和三参数形式，如： loglog(X1,Y1,X2,Y2,LineSpec2,X3,Y3) loglog(,PropertyName,PropertyValue,) 对所有由loglog命令生成的图形对象句柄的属性进行设置。 h = loglog() 返回line图形句柄向量，每条线对应一个句柄。例7-4x = logspace(-1,2);loglog(x,10*exp(x),-s)grid on图7-5命令4 semilogx功能 x轴对数图形。若没有指定使用的颜色，当所画线条较多时，semilogx将自动使用由当前轴的ColorOrder和LineStyleOrder属性指定的颜色顺序和线型顺序来画线。用法 semilogx(Y) %对x轴的刻度求常用对数（以10为底），而y轴为线性刻度。若y为实数向量或矩阵，则结合y列向量的下标与y的列向量画出线条；若y为复数向量或矩阵，则semilogx(Y)等价于semilogx(real(Y),imag(Y)。在semilogx的其他使用形式中，Y的虚数部分将被忽略。 semilogx(X1,Y1,X
