第5章基本图形处理功能.ppt

第5章 基本图形处理功能,本章目标,了解MATLAB的绘图功能掌握二维图形和三维图形的绘制方法能够进行常用的数据可视化处理,主要内容,5.1 二维图形5.2 特殊图形5.3 三维图形5.4 图形的控制与表现,例：用简短的MATLAB命令计算并绘制在0 x6范围内的sin(2x)、sin(x2)和(sin(x)2。,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);,5.1 二维图形,1.二维曲线绘图plot 最基本的二维图形指令：plot(y)：绘制y的单矢量二维曲线图形plot(x,y)：绘制x,y的双矢量二维曲线图形plot(x1,y1,)：绘制x1,y1,确定的二维曲线图形，即多重曲线plot(x1,y1,LineSpec)：按照LineSpec所定义的线型、标记点和颜色绘图,plot(y)：绘制单矢量曲线图,例1：y=6 4 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;plot(y),plot(x,y)：绘制双矢量曲线图,例2 x=0:0.05:4*pi;y=cos(x);plot(x,y)注意：矢量x与y必须具有相同的长度,plot(x1,y1,.)：多重曲线绘图,绘制多重曲线有两种方法。1.用一组变量x和y绘图。其中x或y是矩阵，或者两者都是矩阵。2.用多组变量x1、y1、x2、y2、xn、yn绘图。在绘制多重曲线时，MATLAB会按照一定的规律自动变化每条曲线的颜色。,plot(x1,y1,.)：多重曲线绘图,1.一组变量绘图(1).x为矢量，y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),(2).x为矩阵，y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)注意：矢量的长度必须与矩阵中的行或列的长度相等。,(3).x、y是同样大小的矩阵，绘出y中各列相对于x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),x=x;y=y;plot(x,y),(4).如果x是矩阵，绘制x各列相对于行号的图形,x=3 5 7;6 12 24;15 33 6;9 7 2;plot(x),2.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),plot(x1,y1,LineSpec),LineSpec为所定义的线型、标记点和颜色绘图等,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1：红色实线，+号显示数据点%曲线2：黑色点线，*号显示数据点%曲线3：蓝色虚线，上三角形显示数据点 plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:,x,y3,b-),图形的其他属性,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绘图属性线宽：LineWidth标记点边缘颜色：MarkerEdgeColor标记点填充颜色：MarkerFaceColor标记点大小：MarkerSize,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2 MarkerEdgeColor,k,.%设置标记点边缘颜色为黑色 MarkerFaceColor,y,.%设置标记点填充颜色为黄色 MarkerSize,10)%设置标记点的尺寸为10,2.对数坐标绘图,对数坐标绘图分为：x轴对数坐标绘图(semilogx)y轴对数坐标绘图(semilogy)双对数坐标绘图(loglog)其调用格式与plot相似。,例：绘制线性坐标图和3种对数坐标图,y=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20;subplot(2,2,1)%创建第一个子图plot(y)title(plot(y)subplot(2,2,2)%创建第二个子图semilogx(y)title(semilogx(y)subplot(2,2,3)%创建第三个子图semilogy(y)title(semilogy(y)subplot(2,2,4)%创建第四个子图loglog(y)title(loglog(y),3.极坐标绘图,极坐标绘图函数为polar，其调用格式为：polar(theta,rho):绘制由theta、rho确定的曲线。theta和rho分别表示角度和半径。polar(theta,rho,LineSpec)：按照LineSpec所定义的线型、标记点和颜色绘图,例：绘制半径为y=sin2tcos2t的极坐标图,t=0:0.01:2*pi;polar(t,sin(2*t).*cos(2*t),4.双Y轴绘图,绘制双坐标轴曲线的函数为plotyy,其调用格式为：plotyy(X1,Y1,X2,Y2)：绘制由X1、Y1和X2、Y2确定的两组曲线，其中X1、Y1的坐标在左侧，X2、Y2的坐标在右侧。plotyy(X1,Y1,X2,Y2,function)：使用function指定的绘图函数绘制曲线，function可以是plot、semilogx、semilogy、loglog等。,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,plot);,例5.1：绘制曲线y=x3+x+1,x的取值范围为-5，5,x=(-5:5);y=x.3+x+1;plot(x,y),例5.2 用不同的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和a=0.5三种情况下曲线y=e-at的图形，t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),5.2 特殊图形,5.2.1 条形图1.二维条形图bar(Y):绘制Y中每一（行）元素的条形图bar(x,Y):按x指定位置绘制Y中元素的条形图bar(.,width):设置相邻条形的宽度，默认值为0.8。如width=1，则组内的条形挨在一起bar(,stack):在矩阵Y中每一行绘制一个条形，条形的高度为行中元素的和bar(,LineSpec):用LineSpec指定的颜色绘制条形图barh():绘制水平条形图,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),bar(x,Y):按x指定位置绘制Y中元素的条形图barh(x,Y):按x指定位置绘制Y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)subplot(1,2,2)barh(x,y),bar(,stack):在矩阵Y中每一行绘制一个条形，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),绘制两个矢量的条形图,x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);bar(x,y),2.三维条形图调用函数bar3和bar3h，其用法与bar和barh基本相同,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),5.2.2 饼图:表示各元素所占的比例,pie(X):使用X中的数据绘制饼图，X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。如果X的全部元素和小余1，则绘制不完整的饼图。pie(X,explode):将一些扇区从饼图中分离出来，explode为一个与X尺寸相同的矩阵，其非零元素所对应的X矩阵中的元素从饼图中分离出来。pie3():绘制三维饼图，调用方法与pie相同。扇区顺序按元素下标从90角位置逆时针旋转。,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)subplot(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),5.3 三维绘图,MATLAB提供的函数可以绘制三维曲线图、网格图(Mesh Plot)、表面图(Shaded Surface Plot)、伪彩图(Pseudcolor Plot)和等高线图(Contour)等。,5.3 三维绘图,5.3.1 三维曲线图三维曲线图：plot3函数可以绘制三维曲线plot3(x1,y1,z1,LineSpec)：按照LineSpec所定义的线型、标记点和颜色绘图，x1,y1和 z1为三维坐标的矢量或矩阵。,例：函数plot3绘制三维曲线图,t=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)grid on,5.3.2 三维绘图数据的产生,peaks:创建双峰函数和用双峰函数绘图。x,y,z=peaks(n):创建x,y,z均为nn阶的方阵，x每列的元素都相同，每一行的元素均为在-3,3区间内的等分，y的行列元素与x相反，z为x和y的函数。peaks(n)：直接使用peaks函数所创建的矩阵绘制三维表面图。,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 1.8559-0.2729 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),5.3.3 网格图,三维网格图：mesh函数绘制网格图mesh(z)-z为nm的矩阵，x与y坐标分别为元素的行数和列数mesh(x,y,z)-x,y,z分别为三维空间的坐标位置MATLAB还提供了另外两个绘制网格图的函数：meshc：将网格图与等高线图一起绘制meshz：在绘制网格图的同时绘制基准平面图,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),5.3.4 着色表面图,MATLAB提供了三个绘制着色表面图的函数：surf():绘制着色三维曲面图，用法和mesh类似。surfc():绘制带等高线的三维表面图surfl():控制表面图的光照效果,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),5.4 图形的控制与表现,5.4.1 图形窗口1.在图形窗口中绘制子图形subplot(m,n,p):将图形窗口分为mn个子窗口，并把第p个子窗口作为当前窗口。2.保持图形hold on:保持已绘制的图形，不清除已有的图形。hold off:结束保持绘图,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)subplot(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),5.4.2 坐标轴控制命令,axis(xmin xmax ymin ymax):指定二维图形x轴和y轴的刻度范围axis manual:保持刻度范围不随数据的大小而变化axis tight:以数据的大小为坐标轴的范围axis equal:使各坐标轴刻度增量相同axis square:使各坐标轴长度相同，但刻度增量未必相同axis normal:自动调节轴与数据的外表比例axis off:使坐标轴消隐,1.axis(xmin xmax ymin ymax)改变坐标轴的范围,x=0:0.01:pi/2;plot(x,tan(x),-ro)axis(0,pi/2,0,5),2.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,t=0:pi/20:2*pi;plot(sin(t),2*cos(t)grid on axis off,5.4.3 图形的标注,1.加注坐标轴标识和图形标题title-图形标题xlabel-x轴标识ylabel-y轴标识zlabel-z轴标识,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),FontSize,20)title(正弦函数图形,FontName,隶书,FontSize,20),2.在图形中加注文本,text-在图形窗口的任何位置加注文本gtext-使用鼠标在指定位置加注文本,text(pi,sin(pi),leftarrowsin(t)=0,FontSize,16)text(3*pi/4,sin(3*pi/4),rightarrowsin(t)=0.707,FontSize,16),5.4.4 在图形中添加图例框,legend(字符串1，字符串2，)：以字符串1，字符串2，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1,曲线2,曲线3),