图形绘制与处理.ppt
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1、1.3 绘图与处理,基本二维图形,一、绘制二维曲线的最基本函数1.plot函数plot函数的基本调用格式为:plot(x,y)其中x和y为长度相同的向量,分别用于存储x坐标和y坐标数据。,例 1 在0X2区间内,绘制曲线 y=2e-0.5xsin(2x)。程序如下:x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y),说明:(1)当x,y是同维矩阵时,则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线,曲线条数等于矩阵的列数。(2)当x是向量,y是有一维与x同维的矩阵时,则绘制出多根不同色彩的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数,x被作为这些曲线
2、共同的横坐标。(3)plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数:plot(x)。,例2 某工厂2000年各月总产值(单位:万元)分别为22、60、88、95、56、23、9、10、14、81、56、23,试绘制折线图以显示出该厂总产值的变化情况。程序如下:p=22,60,88,95,56,23,9,10,14,81,56,23;plot(p),2含多个输入参数的plot函数含多个输入参数的plot函数调用格式为:plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)%其中xi和yi成对出现,该函数将分别按顺序取数据xi与yi进行绘图.3含选项的plot函数含选项的plot函数调用格式为:plot
3、(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,xn,yn,选项n)%按照”选项”要求绘制指定属性的图形.,绘制图形线条属性是LineSpec参数来定义的.有如下属性:,(1)、线型属性,(2)、线条宽度属性和颜色属性,(3)、标记类型,例3 用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2x)及其包络线。程序如下:x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x
4、1,y3,rp);,4双纵坐标函数plotyy plotyy函数能把函数值具有不同量纲、不同数量级的两个函数绘制在同一坐标中。调用格式为:plotyy(x1,y1,x2,y2)其中x1y1对应一条曲线,x2y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同,纵坐标有两个,左纵坐标用于x1y1数据对,右纵坐标用于x2y2数据对。,例4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=e-0.5xsin(2x)及曲线y2=1.5e-0.1xsin(x)。程序如下:x1=0:pi/100:2*pi;x2=0:pi/100:3*pi;y1=exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);y2=1.5*exp(-0.1*x
5、2).*sin(x2);plotyy(x1,y1,x2,y2);,5极坐标图polar函数用来绘制极坐标图,其调用格式为:polar(theta,rho,选项)%根据极坐标极角theta和极径rho绘图,选项的内容与plot函数相似。例如:绘制=sin(2)cos(2)的极坐标图。程序如下:theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho,k);,6对数坐标图形 MATLAB提供了绘制双对数和单轴对数坐标曲线的函数,调用格式为:loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,),semilogx(x1,y1,
6、选项1,x2,y2,选项2,)semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)%semilogx绘制的图形,纵轴采用线性坐标,横轴采用对数坐标;semilogy与其相反。,例如:绘制y=10 x2的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。程序如下:x=0:0.1:10;y=10*x.*x;subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);grid on;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(semilogx(x,y);grid on;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title(semilogy(
7、x,y);grid on;subplot(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);grid on;,二、绘制图形的辅助操作 1.图形注释:通过选择图形窗口主菜单Insert下选项或者调用相应的标注函数。title(图形名称)%添加图形标题 xlabel(x轴说明)ylabel(y轴说明)text(x,y,图形说明)%添加文本注释,帮助解释数据和图形内容等 legend(图例1,图例2,)%给图形添加图例,例如:给图形添加图形标注。程序如下:x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin
8、(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x1,y3,rp);title(曲线及其包络线);%加图形标题 xlabel(independent variable X);%加X轴说明 ylabel(independent variable Y);%加Y轴说明 text(2.8,0.5,包络线);%在指定位置添加图形说明 text(0.5,0.5,曲线y);text(1.4,0.1,离散数据点);legend(包络线,包络线,曲线y,离散数据点)%加图例,2.坐标控制 控制坐标属性axis函数
9、的调用格式为:axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)指定二维图形x轴和y 轴的刻度范围。axis函数功能丰富,常用的用法还有:axis equal 纵、横坐标轴采用等长刻度axis square 使各坐标轴长度相同,产生正方形坐标系(缺省为矩形),但刻度增量未必相同axis auto 使用缺省设置(为自动刻度),axis off 取消坐标轴 axis on 显示坐标轴grid on/off命令控制是画还是不画网格线,不带参数的grid命令在两种状态之间进行切换。box on/off命令控制是加还是不加边界线,不带参数的box命令在两种状态之间进行切换。,例4.6
10、 用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2x)及其包络线,并加网格线。程序如下:x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y1,b:);axis(0,2*pi,-2,2);%设置坐标 hold on;%设置图形保持状态 plot(x,y2,k);grid on;%加网格线 box off;%不加坐标边框 hold off;%关闭图形保持,3.图形窗口的分割subplot 该函数用于创建与控制多个坐标轴,把当前窗口分成几个矩形部分,不同部分按行方向以数字进行标号。
11、调用格式如下:subplot(m,n,p)%将一个窗口分成mn个小窗口,在第p个小窗口中创建坐标轴。例如:在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。程序如下:x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);,subplot(2,2,1);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
12、,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);,x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);%选择22个区中的1号区 stairs(x,y);title(sin(x)-1);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(2,1,2);%选择21个区
13、中的2号区 stem(x,y);title(sin(x)-2);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,3);%选择44个区中的3号区 plot(x,y);title(sin(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,4);%选择44个区中的4号区 plot(x,z);title(cos(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,7);%选择44个区中的7号区 plot(x,t);title(tangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);subplot(4,4,8);%选择44个区中的8号区 plot(x,ct
14、);title(cotangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);,三、绘制二维图形的其他函数1、条形图:用水平条形或垂直条形来表示向量或矩阵中的值.bar(Y)%将Y中的每一个分量绘制成一个条形。若Y为向量,则分别显示每个分量的高度,横坐标为1到length(Y);若Y为矩阵,则对每一行中分量创建的条形进行分组,在分别绘出,横坐标为1到Y矩阵的行数 bar(x,Y,选项)%在x指定的位置上绘制出Y中每一个分量的条形,其中x为严格递增向量.如果Y为矩阵,则bar将矩阵分解成几个行向量,在指定的横坐标处分别绘出条形 barh()绘制水平条形图,其中输入参数同bar,这里的”选项”
15、包括设置条形的相对宽度(默认为0.8)、排列类型(包括grouped(为默认)或stacked)等,例如:绘制数据点的条形图,y=1:9;bar(y),y=1 2 3;4 5 6;7 8 9;bar(y),x=-4:0.4:4;bar(x,exp(-x.2),y=round(rand(5,3)*10);subplot(2,1,1)bar(y,group)subplot(2,1,2)bar(y,2),y=round(rand(5,4)*10);subplot(2,1,1)barh(y,group)subplot(2,1,2)barh(y,2),2、面积图area 该函数根据向量或矩阵中的数据连接
16、成一条或多条曲线,并填充每条曲线下面的面积,其输入参数为向量或矩阵。area(Y)%绘制向量Y 的面积图或矩阵Y中每一列元素总和的面积图。area(X,Y)%该函数在X数值处绘制相应的Y数据,从而构成面积图。,若X为向量,则length(X)=length(Y)且X必须是单调的;若X为矩阵,则size(X)=size(Y),且X中每一列必须是单调的。,例如:根据矩阵绘制面积图,y=1 5 3;3 4 7;3 5 3;7 6 1;area(y)%根据矩阵绘制面积图 grid on%显示网格 set(gca,layer,top)%设置图层属性 set(gca,XTick,1:4)%在X轴上标注4个
17、刻度,3、饼图 pie,饼图用于显示某个向量或矩阵中元素所占的比例。其输入参数为向量或矩阵。调用格式如下:pie(X)%应用X中的数据绘制不分离饼图。X中的每个元素在饼图中通过一个扇区来表示。X中元素X(i)所代表的扇形大小通过X(i)/sum(X)的大小来决定。pie(X,explode)%分离饼图。将一个扇区从饼形图中分离出,参数 explode为对应于X的为零或非零的向量或矩阵。与explode的非零值对应的部分将从饼形图中心分离出来。,explode必须与X具有相同大小,例如:根据向量创建一个饼图,并将特定扇区分离出来。,程序如下:x=5 3 0.5 2.5 2 9;explode=0
18、 1 0 0 0 1;%定义控制向量 pie(x,explode)%绘制饼图,值为1表示从饼图中心分离出来,4、柱状图 hist,该函数用于显示数据的分布情况。n=hist(Y)%把向量Y中的元素分放在等间距的10个柱形中,且返回每一个柱形中的元素个数,若Y为矩阵,则按列对Y进行处理。n=hist(Y,x)%x为向量,返回值为Y中元素的分布。将Y中元素分放到length(x)个由x中元素指定的位置为中心的柱形中 n=hist(Y,nbins)%标量nbins用于指定柱形的数目,例如:创建一个服从高斯分布的数据的柱状图。程序如下:x=-4:0.1:4;%创建等间距数据 y=randn(1000,
19、1);%创建随机数 hist(y,x)%绘制柱形图,5、阶梯图stairs,stairs(Y)%用参量Y的元素绘制阶梯图。若Y为向量,则横坐标x的范围从1到length(Y);若Y为矩阵,则根据Y的每一行绘制阶梯图,其中x轴的量度范围是从1到Y的行数 stairs(X,Y,选项)%X与Y为大小相同的向量或矩阵。选项指定了绘图所用的线型、标记符号和颜色,例如:创建函数的阶梯图,如下:x=0:0.4:10;stairs(x,cos(x).*sin(x),6、火柴杆图 stem 该函数用于绘制二维离散数据的火柴杆图。stem(Y)%按Y中元素的序列绘制火柴杆图。若Y为矩阵,则把Y分成几个行向量,在同
20、一横坐标的位置上绘制一个行向量的火柴杆图。stem(x,y,选项)%意义同stairs,若选项为参数fill表示指定是否对火柴杆图末端的小圆圈填充颜色。,y=linspace(0,2*pi,20);h=stem(cos(y).*sin(y),fill,-,r);,例如 分别以条形图、阶梯图和火柴杆图形式绘制曲线y=2e-0.5x。程序如下:x=0:0.35:7;y=2*exp(-0.5*x);subplot(1,3,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,0,2);subplot(1,3,2);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y
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