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1、第第5 5章章 基本图形处理功能基本图形处理功能基本图形处理功能本章目标本章目标l了解了解MATLABMATLAB的绘图功能的绘图功能l掌握二维图形和三维图形的绘制方法掌握二维图形和三维图形的绘制方法l能够进行常用的数据可视化处理能够进行常用的数据可视化处理基本图形处理功能主要内容主要内容l5.1 二维图形二维图形l5.2 特殊图形特殊图形l5.3 三维图形三维图形l5.4 图形的控制与表现图形的控制与表现基本图形处理功能 例：用简短的例：用简短的MATLABMATLAB命令计算命令计算并绘制在并绘制在0x60x6范围内的范围内的sin(2x)sin(2x)、sin(xsin(x2 2) )和
2、和(sin(x)(sin(x)2 2。基本图形处理功能 x = linspace(0,6); y1 = sin(2*x) ; y2 = sin(x.2); y3 = (sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3)text(x(100),y1(100),sin(2*x);text(x(100),y2(100),sin(x.2);text(x(100),y3(100),sin(x)2);基本图形处理功能基本图形处理功能5.1 二维图形二维图形1.二维曲线绘图二维曲线绘图lplot 最基本的二维图形指令：最基本的二维图形指令：lplot(y)：绘制：绘制y的单矢量二维曲线图形的单
3、矢量二维曲线图形lplot(x,y)：绘制：绘制x,y的双矢量二维曲线图形的双矢量二维曲线图形lplot(x1,y1,)：绘制：绘制x1,y1,确定的二维曲确定的二维曲线图形，即多重曲线线图形，即多重曲线lplot(x1,y1,LineSpec)：按照：按照LineSpec所所定义的线型、标记点和颜色绘图定义的线型、标记点和颜色绘图基本图形处理功能plot(y)：绘制单矢量曲线图绘制单矢量曲线图l例例1： y=6 4 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20; plot(y)基本图形处理功能plot(x,y)：绘制双矢量曲线图绘制双矢量曲线图l例例2 x=0:0.05:4*
4、pi; y=cos(x); plot(x,y)注意：矢量注意：矢量x x与与y y必须具有必须具有相同的长度相同的长度基本图形处理功能plot(x1,y1,.)：多重曲线绘图多重曲线绘图l绘制多重曲线有两种方法绘制多重曲线有两种方法。l1.用一组变量用一组变量x和和y绘图。其中绘图。其中x或或y是矩是矩阵，或者两者都是矩阵。阵，或者两者都是矩阵。l2.用多组变量用多组变量x1、y1、x2、y2、xn、yn绘图。绘图。l在绘制多重曲线时，在绘制多重曲线时，MATLAB会按照会按照一定的规律自动变化每条曲线的颜色。一定的规律自动变化每条曲线的颜色。基本图形处理功能plot(x1,y1,.)：多重曲
5、线绘图多重曲线绘图l1.一组变量绘图一组变量绘图(1).x为矢量，为矢量，y为矩阵为矩阵x=0:pi/50:2*pi;y(1,:)=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(3,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)基本图形处理功能(2). x x为矩阵，为矩阵，y y为矢量为矢量x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y=sin(x(1,:);plot(x,y)l注意：矢量的长度必须注意：矢量的长度必须与矩阵中的行或列的长与矩阵中的行或列的长度相等。度相等。基本
6、图形处理功能(3).x、y是同样大小的矩阵，绘出是同样大小的矩阵，绘出y y中各列相对于中各列相对于x x各列的图形各列的图形x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:);y(2,:)=0.6*sin(x(1,:);y(3,:)=0.3*sin(x(1,:);plot(x,y)基本图形处理功能x=x;y=y;plot(x,y)基本图形处理功能(4).如果如果x x是矩阵，绘制是矩阵，绘制x x各列相对于各列相对于行号的图形行号的图形 x=3 5 7; 6
7、 12 24 ; 15 33 6 ; 9 7 2; plot(x)基本图形处理功能2.多组变量绘图多组变量绘图x1=0:pi/50:2*pi; x2=0:pi/30:2*pi; x3=0:pi/15:2*pi;y1=sin(x1);y2=0.6*sin(x2);y3=0.3*sin(x3);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3)基本图形处理功能plot(x1,y1,LineSpec)lLineSpec为所定义的线型、标记为所定义的线型、标记点和颜色绘图等点和颜色绘图等基本图形处理功能色彩色彩字符字符所定所定颜色颜色线型线型字符字符线型线型格式格式标记标记符号符号数据点数据点形式形式标记
8、标记符号符号数据点数据点形式形式y y黄黄- -实线实线（默认）（默认）. .点点 右三角形右三角形基本图形处理功能例:在同一坐标系中绘制多个图形 x=linspace(0, 7); y1=sin(2*x); y2=sin(x.2); y3=(sin(x).2;%曲线曲线1：红色实线，：红色实线，+号显示数据点号显示数据点%曲线曲线2：黑色点线，：黑色点线，*号显示数据点号显示数据点%曲线曲线3：蓝色虚线，上三角形显示数据点：蓝色虚线，上三角形显示数据点 plot(x, y1, r+-, x, y2, k*:, x, y3, b-)基本图形处理功能图形的其他属性图形的其他属性l包括设置线的宽度
9、、标记点的边缘颜包括设置线的宽度、标记点的边缘颜色、填充颜色及标记点的大小等其他色、填充颜色及标记点的大小等其他绘图属性绘图属性l线宽：线宽：LineWidthl标记点边缘颜色：标记点边缘颜色：MarkerEdgeColorl标记点填充颜色：标记点填充颜色：MarkerFaceColorl标记点大小：标记点大小：MarkerSize基本图形处理功能t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,-bs,LineWidth,2,. %设置线的宽度为设置线的宽度为2 MarkerEdgeColor,k,.%设置标记点边缘颜色为黑色设置标记点边缘颜色为黑色 Ma
10、rkerFaceColor,y,.%设置标记点填充颜色为黄色设置标记点填充颜色为黄色 MarkerSize,10) %设置标记点的尺寸为设置标记点的尺寸为10基本图形处理功能基本图形处理功能2.对数坐标绘图对数坐标绘图对数坐标绘图分为：对数坐标绘图分为：lx轴对数坐标绘图轴对数坐标绘图(semilogx) ly轴对数坐标绘图轴对数坐标绘图(semilogy)l双对数坐标绘图双对数坐标绘图(loglog)l其调用格式与其调用格式与plot相似。相似。基本图形处理功能例：绘制线性坐标图和例：绘制线性坐标图和3种对数坐标种对数坐标图图y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19
11、.4 20; subplot(2,2,1) %创建第一个子图创建第一个子图plot(y)title(plot(y) subplot(2,2,2) %创建第二个子图创建第二个子图semilogx(y)title(semilogx(y) subplot(2,2,3) %创建第三个子图创建第三个子图semilogy(y)title(semilogy(y) subplot(2,2,4) %创建第四个子图创建第四个子图loglog(y)title(loglog(y)基本图形处理功能基本图形处理功能3.极坐标绘图极坐标绘图l极坐标绘图函数为极坐标绘图函数为polar，其调用格式为：，其调用格式为：lpol
12、ar(theta,rho):绘制由绘制由theta、rho确确定的曲线。定的曲线。theta和和rho分别表示角度和分别表示角度和半径。半径。lpolar(theta,rho,LineSpec)：按照：按照LineSpec所定义的线型、标记点和颜所定义的线型、标记点和颜色绘图色绘图基本图形处理功能例：绘制半径为例：绘制半径为y=sin2tcos2t的极坐的极坐标图标图t=0:0.01:2*pi;polar(t,sin(2*t).*cos(2*t)基本图形处理功能4.双双Y轴绘图轴绘图l绘制双坐标轴曲线的函数为绘制双坐标轴曲线的函数为plotyy,其调用其调用格式为：格式为：lplotyy(X1
13、,Y1,X2,Y2)：绘制由：绘制由X1、Y1和和X2、Y2确定的两组曲线，其中确定的两组曲线，其中X1、Y1的坐标在左的坐标在左侧，侧，X2、Y2的坐标在右侧。的坐标在右侧。lplotyy(X1,Y1,X2,Y2,function)：使用：使用function指定的绘图函数绘制曲线，指定的绘图函数绘制曲线，function可以是可以是plot、semilogx 、semilogy、loglog等。等。基本图形处理功能t=0:900;A=1000; a=0.005; b=0.005;z1=A*exp(-a*t);z2=sin(b*t);plotyy(t,z1,t,z2,semilogy,plo
14、t);基本图形处理功能例例5.1：绘制曲线：绘制曲线y=x3+x+1,x的取值范围为的取值范围为-5，5 x=(-5:5); y=x.3+x+1; plot(x,y)基本图形处理功能基本图形处理功能例例5.2 用不同的线型和标记点画出用不同的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和和a=0.5三种情三种情况下曲线况下曲线y=e-at的图形，的图形， t的变化范围为的变化范围为010。 t=(0:10); y1=exp(-0.1*t); y2=exp(-0.2*t); y3=exp(-0.5*t); plot(t,y1,-ob,t,y2,:*r,t,y3,-.g)基本图形处理功能基本图形处理功能
15、5.2 特殊图形特殊图形l5.2.1 条形图条形图l1.二维条形图二维条形图lbar(Y):绘制绘制Y中每一（行）元素的条形图中每一（行）元素的条形图lbar(x,Y):按按x指定位置绘制指定位置绘制Y中元素的条形图中元素的条形图lbar(.,width):设置相邻条形的宽度，默认值为设置相邻条形的宽度，默认值为0.8。如。如width=1，则组内的条形挨在一起，则组内的条形挨在一起lbar(,stack):在矩阵在矩阵Y中每一行绘制一个条中每一行绘制一个条形，条形的高度为行中元素的和形，条形的高度为行中元素的和lbar(,LineSpec): 用用LineSpec指定的颜色绘指定的颜色绘制条
16、形图制条形图lbarh():绘制水平条形图绘制水平条形图基本图形处理功能bar(Y) x=1 2 3 5 7; y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2; subplot(1,2,1) bar(x) subplot(1,2,2) bar(y)基本图形处理功能bar(x,Y):按按x指定位置绘制指定位置绘制Y中元素的条形图中元素的条形图barh(x,Y):按按x指定位置绘制指定位置绘制Y中元素的水平条形图中元素的水平条形图 x=1 2 3 5 7; y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2; subplot(1,2,1) bar(x,y) subplo
17、t(1,2,2) barh(x,y)基本图形处理功能bar(,stack):在矩阵在矩阵Y中每一行绘制中每一行绘制一个条形，条形的高度为行中元素的和一个条形，条形的高度为行中元素的和 y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2; subplot(1,2,1) bar(y,stack) subplot(1,2,2) barh(y ,stack)基本图形处理功能绘制两个矢量的条形图绘制两个矢量的条形图 x=0:pi/10:2*pi; y=sin(x); bar(x,y)基本图形处理功能l2.三维条形图三维条形图l调用函数调用函数bar3和和bar3h，其用法与，其用法与bar和
18、和barh基本相同基本相同基本图形处理功能x=1 2 3 5 7;y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;subplot(1,2,1)bar3(y)subplot(1,2,2)bar3h(x,y,stacked)基本图形处理功能5.2.2 饼图饼图:表示各元素所占的比例表示各元素所占的比例lpie(X):使用使用X X中的数据绘制饼图，中的数据绘制饼图，X X中的每个元中的每个元素所占元素和的比例用饼图中的一个扇区表示。素所占元素和的比例用饼图中的一个扇区表示。如果如果X X的全部元素和小余的全部元素和小余1 1，则绘制不完整的饼，则绘制不完整的饼图。图。lpie(X,
19、explode):将一些扇区从饼图中分离出来，将一些扇区从饼图中分离出来，explodeexplode为一个与为一个与X X尺寸相同的矩阵，其非零元尺寸相同的矩阵，其非零元素所对应的素所对应的X X矩阵中的元素从饼图中分离出来。矩阵中的元素从饼图中分离出来。lpie3():绘制三维饼图，调用方法与绘制三维饼图，调用方法与piepie相同。相同。l扇区顺序按元素下标从扇区顺序按元素下标从9090角位置逆时针旋转。角位置逆时针旋转。基本图形处理功能 subplot(2,2,1) pie(1 2 4 3 5) subplot(2,2,2) pie(1 2 4 3 5,0 0 1 0 1) subpl
20、ot(2,2,3) pie(0.2 0.3 0.4) subplot(2,2,4) pie3(1 2 4 3 5,0 1 0 1 0)基本图形处理功能5.3 三维绘图三维绘图lMATLAB提供的函数可以绘制三维曲线图、提供的函数可以绘制三维曲线图、网格图网格图(Mesh Plot)、表面图、表面图(Shaded Surface Plot)、伪彩图、伪彩图(Pseudcolor Plot)和等高线图和等高线图(Contour)等。等。基本图形处理功能5.3 三维绘图三维绘图l5.3.1 三维曲线图三维曲线图l三维曲线图：三维曲线图：plot3函数可以绘制三维函数可以绘制三维曲线曲线lplot3(
21、x1, y1, z1, LineSpec )：按照：按照LineSpec所定义的线型、标记点和颜色所定义的线型、标记点和颜色绘图，绘图，x1, y1和和 z1为三维坐标的矢量或为三维坐标的矢量或矩阵。矩阵。基本图形处理功能例：函数例：函数plot3绘制三维曲线图绘制三维曲线图t=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)grid on基本图形处理功能5.3.2 三维绘图数据的产生三维绘图数据的产生lpeaks:创建双峰函数和用双峰函数绘图。创建双峰函数和用双峰函数绘图。lx,y,z=peaks(n):创建创建x,y,z均为均为nn阶的方阶的方阵，阵，x每列的
22、元素都相同，每一行的元素均为每列的元素都相同，每一行的元素均为在在-3,3区间内的等分，区间内的等分，y的行列元素与的行列元素与x相相反，反，z为为x和和y的函数。的函数。lpeaks(n)：直接使用：直接使用peaks函数所创建的矩函数所创建的矩阵绘制三维表面图。阵绘制三维表面图。基本图形处理功能 x,y,z=peaks(4)x = -3 -1 1 3 -3 -1 1 3 -3 -1 1 3 -3 -1 1 3y = -3 -3 -3 -3 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 3 3 3 3z = 0.0001 -0.0299 -0.1100 -0.0000 -0.0088 1.8559
23、 -0.2729 0.0130 -0.0137 0.2289 2.4338 0.0125 0.0000 0.1099 0.1107 0.0000 peaks(5) 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) 基本图形处理功能5.3.3 网格图网格图l三维网格图：三维网格图：mesh函数绘制网格图函数绘制网格图lmesh(z) -z为为nm的矩阵，的矩阵，x与与y坐标分别坐标分别为元素的行数和列数为元素的行数和列数lmesh(x,
24、y, z) -x, y, z分别为三维空间的坐分别为三维空间的坐标位置标位置lMATLAB还提供了另外两个绘制网格图的还提供了另外两个绘制网格图的函数：函数：lmeshc：将网格图与等高线图一起绘制：将网格图与等高线图一起绘制lmeshz：在绘制网格图的同时绘制基准平面：在绘制网格图的同时绘制基准平面图图基本图形处理功能例：用mesh、meshc、meshz函数绘制网格图 z=peaks(40); subplot(2,2,1) mesh(z) subplot(2,2,2) meshc(z) subplot(2,2,4) meshz(z)基本图形处理功能5.3.4 着色表面图着色表面图lMATL
25、AB提供了三个绘制着色表面图提供了三个绘制着色表面图的函数：的函数：lsurf():绘制着色三维曲面图，用法和绘制着色三维曲面图，用法和mesh类似。类似。lsurfc():绘制带等高线的三维表面图绘制带等高线的三维表面图lsurfl():控制表面图的光照效果控制表面图的光照效果基本图形处理功能例：分别用surf、surfc、surfl函数绘制三维图 z=peaks(40); subplot(2,2,1) surf(z); subplot(2,2,2) surfc(z); subplot(2,2,3) surfl(z)基本图形处理功能5.4 图形的控制与表现图形的控制与表现l5.4.1 图形窗
26、口图形窗口l1.在图形窗口中绘制子图形在图形窗口中绘制子图形lsubplot(m,n,p):subplot(m,n,p):将图形窗口分为将图形窗口分为mnmn个子窗个子窗口，并把第口，并把第p p个子窗口作为当前窗口。个子窗口作为当前窗口。l2.2.保持图形保持图形lhold on:hold on:保持已绘制的图形，不清除已有的保持已绘制的图形，不清除已有的图形。图形。lhold off:hold off:结束保持绘图结束保持绘图基本图形处理功能 subplot(2,2,1) pie(1 2 4 3 5) subplot(2,2,2) pie(1 2 4 3 5,0 0 1 0 1) subp
27、lot(2,2,3) pie(0.2 0.3 0.4) subplot(2,2,4) pie3(1 2 4 3 5,0 1 0 1 0)基本图形处理功能5.4.2 坐标轴控制命令坐标轴控制命令laxis(xmin xmax ymin ymax):指定二维图形指定二维图形x轴和轴和y轴的刻度范围轴的刻度范围laxis manual:保持刻度范围不随数据的大小而变保持刻度范围不随数据的大小而变化化laxis tight:以数据的大小为坐标轴的范围以数据的大小为坐标轴的范围laxis equal:使各坐标轴刻度增量相同使各坐标轴刻度增量相同laxis square:使各坐标轴长度相同，但刻度增量使各
28、坐标轴长度相同，但刻度增量未必相同未必相同laxis normal:自动调节轴与数据的外表比例自动调节轴与数据的外表比例laxis off:使坐标轴消隐使坐标轴消隐基本图形处理功能1. axis(xmin xmax ymin ymax)改变改变坐标轴的范围坐标轴的范围 x=0:0.01:pi/2; plot(x,tan(x),-ro) axis(0,pi/2,0,5)基本图形处理功能2.显示比例对绘图结果的影响显示比例对绘图结果的影响 t=0:pi/20:2*pi; plot(sin(t),2*cos(t) grid on axis square axis equal axis tight基本
29、图形处理功能基本图形处理功能 t=0:pi/20:2*pi; plot(sin(t),2*cos(t) grid on axis off 基本图形处理功能5.4.3 图形的标注图形的标注l1.加注坐标轴标识和图形标题加注坐标轴标识和图形标题ltitle -图形标题图形标题lxlabel -x轴标识轴标识lylabel - y轴标识轴标识lzlabel - z轴标识轴标识基本图形处理功能t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);plot(t,y)axis(0 2*pi -1 1)xlabel(0 leq itt rm leq pi,FontSize,16)ylabel(sin(t),Fo
30、ntSize,20)title(正弦函数图形正弦函数图形, FontName,隶书隶书 , FontSize,20)基本图形处理功能2.在图形中加注文本在图形中加注文本ltext - 在图形窗口的任何位置加在图形窗口的任何位置加注文本注文本lgtext - 使用鼠标在指定位置加使用鼠标在指定位置加注文本注文本基本图形处理功能text(pi,sin(pi),leftarrowsin(t)=0,FontSize,16)text(3*pi/4,sin(3*pi/4),rightarrowsin(t)=0.707,FontSize,16)基本图形处理功能5.4.4 在图形中添加图例框在图形中添加图例框llegend(字符串字符串1，字符串，字符串2，)：以字符：以字符串串1，字符串，字符串2，作为图形标注的图例。作为图形标注的图例。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=0.6*sin(x);y3=0.3*sin(x);plot(x,y1,x,y2,-o,x,y3,-*)legend(曲线曲线1,曲线曲线2,曲线曲线3) 基本图形处理功能
