MATLAB基础(绘图).ppt

数学建模与数学实验Matlab基础,1,绘图功能,数学建模与数学实验Matlab基础,2,作为一个功能强大的工具软件，Matlab具有很强的图形处理功能，提供了大量的二维、三维图形函数。由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面即常方便又高效。,数学建模与数学实验Matlab基础,3,1 二维图形,一、plot函数函数格式：plot(x,y)其中x和y为坐标向量函数功能：以向量x、y为轴，绘制曲线。例1 在区间0 x2内，绘制正弦曲线y=sin(x)，其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y),数学建模与数学实验Matlab基础,4,例2 同时绘制正、余弦两条曲线y1=sin（x）和y2=cos（x），其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2，x,y3，)形式，其功能是以公共向量x为X轴，分别以y1，y2，y3，为Y轴，在同一幅图内绘制出多条曲线。hold on/hold off,数学建模与数学实验Matlab基础,5,（一）线型与颜色格式：plot(x,y,cs,.)其中c表示颜色，s表示线型。,例3 用不同线型和颜色重新绘制例2图形，其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,go,x,y2,b-.)其中参数go和b-.表示图形的颜色和线型。g表示绿色，o表示图形线型为圆圈；b表示蓝色，-.表示图形线型为点划线。,线型 线方式：-实线；：点线；-.虚点线；-波折线 点方式：.圆点；+加号；*星号；x x形；o 小圆颜色 y 黄；r 红；g 绿；b 蓝；w 白；k 黑；m 紫；c 青。,数学建模与数学实验Matlab基础,6,（二）图形标记在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等，将这些操作称为添加图形标记。title(加图形标题);xlabel(加X轴标记);ylabel(加Y轴标记);text(x,y,添加文本);gtext(添加文本);,数学建模与数学实验Matlab基础,7,（三）设定坐标轴用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令对其重新设定。axis(xmin xmax ymin ymax)设定最大和最小值axis（auto）将坐标系统返回到自动缺省状态 axis autoaxis（square）将当前图形设置为方形 axis squareaxis（equal）两个坐标单位长度设成相等 axis equalaxis（off）关闭坐标系统 axis offaxis（on）显示坐标系统 axis onaxis image;axis xy;axis ij;axis normal,数学建模与数学实验Matlab基础,8,例4 在坐标范围0X2,-2Y2内重新绘制正弦曲线，其程序为：x=linspace(0,2*pi,60);生成含有60个数据元素的向量Xy=sin(x);plot(x,y);axis(0 2*pi-2 2);设定坐标轴范围,数学建模与数学实验Matlab基础,9,（四）加图例给图形加图例命令为legend。该命令把图例放置在图形空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到希望的位置。格式:legend(图例说明,图例说明);,例5 为正弦、余弦曲线增加图例，其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2,-);legend(sin(x),cos(x);,数学建模与数学实验Matlab基础,10,（一）subplot（m,n,p）该命令将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。,二、subplot函数,数学建模与数学实验Matlab基础,11,例6 在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线，程序为：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=tan(x);ct=cot(x);subplot(2,2,1);分成22区域且指定1号为活动区plot(x,y);title(sin(x);axis(0 2*pi-1 1);subplot(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);,数学建模与数学实验Matlab基础,12,（二）多图形窗口需要建立多个图形窗口，绘制并保持每一个窗口的图形，可以使用figure命令。每执行一次figure命令，就创建一个新的图形窗口，该窗口自动为活动窗口，若需要还可以返回该窗口的识别号码，称该号码为句柄。句柄显示在图形窗口的标题栏中，即图形窗口标题。用户可通过句柄激活或关闭某图形窗口，而axis、xlabel、title等许多命令也只对活动窗口有效。,数学建模与数学实验Matlab基础,13,重新绘制上例中的4个图形，程序变动后如下：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);H1=figure;创建新窗口并返回句柄到变量H1plot(x,y);绘制图形并设置有关属性title(sin(x);axis(0 2*pi-1 1);H2=figure;创建第二个窗口并返回句柄到变量H2plot(x,z);绘制图形并设置有关属性title(cos(x);,axis(0 2*pi-1 1);H3=figure;同上plot(x,t);title(tangent(x);axis(0 2*pi-40 40);H4=figure;同上plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(0 2*pi-40 40);,数学建模与数学实验Matlab基础,14,（三）hold命令若在已存在的图形窗口中用plot命令继续添加新的图形内容，可使用图形保持命令hold。发出命令hold on后，再执行plot命令，在保持原有图形或曲线的基础上，添加新绘制的图形。hold off结束这个过程。,数学建模与数学实验Matlab基础,15,阅读如下程序：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,b);绘制正弦曲线hold on;设置图形保持状态plot(x,z,g);保持正弦曲线同时绘制余弦曲线axis(0 2*pi-1 1);legend(cos,sin);hold off 关闭图形保持,数学建模与数学实验Matlab基础,16,三、函数f(x)曲线fplot函数则可自适应地对函数进行采样，能更好地反应函数的变化规律。fplot函数格式：fplot(fname，lims，tol)其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为变量取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。例：fplot(sin(x),0 2*pi,-+)fplot(sin(x),cos(x),0 2*pi,1e-3,)同时绘制正弦、余弦曲线,数学建模与数学实验Matlab基础,17,为绘制f(x)=cos(tan(x)曲线，可先建立函数文件fct.m，其内容为：function y=fct(x)y=cos(tan(pi*x);用fplot函数调用fct.m函数，其命令为：fplot(fct,0 1,1e-4),数学建模与数学实验Matlab基础,18,2 特殊坐标图形,一、对数坐标图形（一）loglog(x,y)全对数坐标例7 绘制y=|1000sin(4x)|+1的全对数坐标图。程序为：x=0:0.1:2*pi；y=abs(1000*sin(4*x)+1；loglog(x,y);全对数坐标绘图命令,数学建模与数学实验Matlab基础,19,（二）半对数坐标以X轴为对数重新绘制上述曲线，程序为：x=0:0.01:2*piy=abs(1000*sin(4*x)+1semilogx(x,y);半对数X轴绘图命令（x轴常用对数）同样，可以以Y轴为对数重新绘制上述曲线，程序为：x=0:0.01:2*piy=abs(1000*sin(4*x)+1semilogy(x,y);半对数Y轴绘图命令（y轴常用对数）,数学建模与数学实验Matlab基础,20,3 其它图形函数,除plot等基本绘图命令外，Matlab系统提供了许多其它特殊绘图函数，这里举一些代表性例子，更详细的信息用户可随时查阅在线帮助，其对应的M-file文件存放在系统matlabtoolboxmatlab目录下。,数学建模与数学实验Matlab基础,21,3 其它图形函数,一、阶梯图形函数stairs(x,y)可以绘制阶梯图形，如下列程序段：x=-2.5:0.25:2.5;y=exp(-x.*x);stairs(x,y);绘制阶梯图形命令title(stairs plot);,数学建模与数学实验Matlab基础,22,二、条形图形 函数bar(x,y)可以绘制条形图形，如下列程序段将绘制条形图形x=-2.5:0.25:2.5;y=exp(-x.*x);bar(x,y);绘制条形图命令,数学建模与数学实验Matlab基础,23,三、填充图形 fill(x,y,c)函数用来绘制并填充二维多边图形，x和y为二维多边形顶点坐标向量。字符 c 规定填充颜色，其取值前已叙述。下述程序段绘制一正方形并以黄色填充：,数学建模与数学实验Matlab基础,24,x=0 1 1 0 0;正方形顶点坐标向量y=0 0 1 1 0;fill(x,y,y);绘制并以黄色填充正方形图再如：x=0:0.025:2*pi;y=sin(3*x);fill(x,y,0.5 0.3 0.4);颜色向量Matlab系统可用向量表示颜色，通常称其为颜色向量。基本颜色向量用r g b表示，即RGB颜色组合；以RGB为基本色，通过 r,g,b在01范围内的不同取值可以组合出各种颜色。,数学建模与数学实验Matlab基础,25,二维绘图函数小结,plot 二维图形基本函数fplot f(x)函数曲线绘制fill 填充二维多边图形polar 极坐标图bar 条形图loglog 全对数坐标图semilogx X轴为对数的坐标图semilogy Y轴为对数的坐标图stairs 阶梯形图axis 设置坐标轴clf 清除图形窗口内容close 关闭图形窗口,figure 创建图形窗口grid 放置坐标网格线gtext 用鼠标放置文本hold 保持当前图形窗口内容subplot 创建子图text 放置文本title 放置图形标题xlabel 放置X轴坐标标记ylabel 放置Y轴坐标标记,数学建模与数学实验Matlab基础,26,4 三维图形,一、plot3函数最基本的三维图形函数为plot3，它是将二维函数plot的有关功能扩展到三维空间，用来绘制三维图形。函数格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,)其中x1,y1,z1表示三维坐标向量，c1，c2表示线形或颜色。函数功能：以向量x，y，z为坐标，绘制三维曲线。,数学建模与数学实验Matlab基础,27,例9 绘制三维螺旋曲线，其程序为：t=0:pi/50:10*pi;y1=sin(t),y2=cos(t);plot3(y1,y2,t);title(helix),text(0,0,0,origin);xlabel(sin(t),ylabel(cos(t),zlabel(t);grid;,数学建模与数学实验Matlab基础,28,二、mesh函数mesh函数用于绘制三维网格图。在不需要绘制特别精细的三维曲面结构图时，可以通过绘制三维网格图来表示三维曲面。三维曲面的网格图最突出的优点是：它较好地解决了实验数据在三维空间的可视化问题。函数格式：mesh(x,y,z,c)其中x，y控制X和Y轴坐标，矩阵z是由(x，y)求得Z轴坐标，(x,y,z)组成了三维空间的网格点；c用于控制网格点颜色。,例10 下列程序绘制三维网格曲面图x=0:0.15:2*pi;y=0:0.15:2*pi;z=sin(y)*cos(x);矩阵相乘mesh(x,y,z);,数学建模与数学实验Matlab基础,29,三、surf函数surf用于绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充。surf函数和mesh函数的调用格式一致。函数格式:surf(x,y,z)其中x，y控制X和Y轴坐标，矩阵z是由x，y求得的曲面上Z轴坐标。,【例11】下列程序绘制三维曲面图形x=0:0.15:2*pi;y=0:0.15:2*pi;z=sin(y)*cos(x);矩阵相乘surf(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-label);title(3-D surf);,数学建模与数学实验Matlab基础,30,四、视点视点位置可由方位角和仰角表示。方位角又称旋转角为视点位置在XY平面上的投影与X轴形成的角度，正值表示逆时针，负值表示顺时针。仰角又称视角为XY平面的上仰或下俯角，正值表示视点在XY平面上方，负值表示视点在XY平面下方。从不同视点绘制三维图形的函数为view。view(az,el)中的az为方位角，el为仰角。通过系统提供的多峰函数peaks的绘制例子，可进一步说明视点对图形的影响，以及view(az,el)函数的使用。,数学建模与数学实验Matlab基础,31,【例12】不同视角图形p=peaks;系统提供的多峰函数subplot(2,2,1);mesh(peaks,p);view(-37.5,30);指定子图1的视点title(azimuth=-37.5,elevation=30)subplot(2,2,2);mesh(peaks,p);view(-17,60);指定子图2的视点title(azimuth=-17,elevation=60),subplot(2,2,3);mesh(peaks,p);view(-90,0);指定子图3的视点title(azimuth=-90,elevation=0)subplot(2,2,4);mesh(peaks,p);view(-7,-10);指定子图4的视点title(azimuth=-7,elevation=-10),数学建模与数学实验Matlab基础,32,五、等高线图等高线图可通过函数contour3绘制。【例13】多峰函数peaks的等高线图x,y,z=peaks(30);contour3(x,y,z,16);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(contour3 of peaks),