网站建设周期计划,网站附件下载表格怎么做,wordpress背景效果,推广文案标题本专辑参考了mathworks公司主页文件交换站的一些分享文件#xff0c;遴选部分绘图扩展函数供初学者参考#xff0c;仅用作学习资料传播#xff0c;版权属于原作者#xff0c;特此致谢。如有不妥#xff0c;请联系删除。本专辑将持续更新#xff0c;欢迎读者投稿自己绘图函… 本专辑参考了mathworks公司主页文件交换站的一些分享文件遴选部分绘图扩展函数供初学者参考仅用作学习资料传播版权属于原作者特此致谢。如有不妥请联系删除。本专辑将持续更新欢迎读者投稿自己绘图函数扩展心得。一些准备知识在你开始绘制更复杂的图形之前回顾一下Matlab基本绘图功能及其实现强大的绘图功能是Matlab的特点之一Matlab提供了一系列的绘图函数用户不需要过多的考虑绘图的细节只需要给出一些基本参数就能得到所需图形这类函数称为高层绘图函数。此外Matlab还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素(如坐标轴、曲线、文字等)看做一个独立的对象系统给每个对象分配一个句柄可以通过句柄对该图形元素进行操作而不影响其他部分。本文介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法在此基础上再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。一二维绘图二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。(一)绘制二维曲线的基本函数在Matlab中最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。1 plot函数的基本用法plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图要提供一组x坐标和对应的y坐标可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量存储x坐标和y坐标。例 在[0 , 2pi]区间绘制曲线程序如下在命令窗口中输入以下命令 x0:pi/100:2*pi;y2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)程序执行后打开一个图形窗口在其中绘制出如下曲线注意指数函数和正弦函数之间要用点乘运算因为二者是向量。例 绘制曲线这是以参数形式给出的曲线方程只要给定参数向量再分别求出x,y向量即可输出曲线t-pi:pi/100:pi;xt.*cos(3*t);yt.*sin(t).*sin(t);plot(x,y)程序执行后打开一个图形窗口在其中绘制出如下曲线以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。2 含多个输入参数的plot函数plot函数可以包含若干组向量对每一组可以绘制出一条曲线。含多个输入参数的plot函数调用格式为plot(x1y1x2y2…xnyn)如下列命令可以在同一坐标中画出3条曲线。xlinspace(0,2*pi,100);plot(x,sin(x),x,2*sin(x),x,3*sin(x))当输入参数有矩阵形式时配对的x,y按对应的列元素为横坐标和纵坐标绘制曲线曲线条数等于矩阵的列数。xlinspace(0,2*pi,100);y1sin(x);y22*sin(x);y33*sin(x);x[x;x;x];y[y1;y2;y3];plot(x,y,x,cos(x))x,y都是含有三列的矩阵它们组成输入参数对绘制三条曲线x和cos(x)又组成一对绘制一条余弦曲线。利用plot函数可以直接将矩阵的数据绘制在图形窗体中此时plot函数将矩阵的每一列数据作为一条曲线绘制在窗体中。如 Apascal(5) plot(A) 3 含选项的plot函数Matlab提供了一些绘图选项用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号。这些选项如表所示- 实线b蓝色. 点s 方块: 虚线g绿色o 圆圈d 菱形-. 点划线r红色× 叉号∨朝下三角符号-- 双划线c青色 加号∧朝上三角符号m品红* 星号y黄色朝右三角符号k黑色p 五角星w白色h 六角星 例 用不同的线型和颜色在同一坐标内绘制曲线 及其包络线。 x(0:pi/100:2*pi); y12*exp(-0.5*x)*[1,-1]; y22*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); x1(0:12)/2; y32*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1); plot(x,y1,k:,x,y2,b--,x1,y3,rp); 在该plot函数中包含了3组绘图参数第一组用黑色虚线画出两条包络线第二组用蓝色双划线画出曲线y第三组用红色五角星离散标出数据点。4 双纵坐标函数plotyy在Matlab中如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形可以使用plotyy函数它能把具有不同量纲不同数量级的两个函数绘制在同一个坐标中有利于图形数据的对比分析。使用格式为plotyy(x1,y1,x2,y2)x1,y1对应一条曲线x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同纵坐标有两个左边的对应x1,y1数据对右边的对应x2,y2。例(略)二绘制图形的辅助操作绘制完图形以后可能还需要对图形进行一些辅助操作以使图形意义更加明确可读性更强。1 图形标注在绘制图形时可以对图形加上一些说明如图形的名称、坐标轴说明以及图形某一部分的含义等这些操作称为添加图形标注。有关图形标注函数的调用格式为title(’图形名称’) (都放在单引号内)xlabel(’x轴说明’)ylabel(’y轴说明’)text(xy’图形说明’)legend(’图例1’’图例2’…) P190其中title、xlabel和ylabel函数分别用于说明图形和坐标轴的名称。text函数是在坐标点(xy)处添加图形说明。legend函数用于绘制曲线所用线型、颜色或数据点标记图例图例放置在空白处用户还可以通过鼠标移动图例将其放到所希望的位置。除legend函数外其他函数同样适用于三维图形在三维中z坐标轴说明用zlabel函数。上述函数中的说明文字除了使用标准的ASCII字符外还可以使用LaTex(一种流行的数学排版软件)格式的控制字符这样就可以在图形上添加希腊字符数学符号和公式等内容。在Matlab支持的LaTex字符串中用/bf , /it , /rm控制字符分别定义黑体、斜体和正体字符受LaTex字符串控制部分要加大括号{}括起来。例如text(0.30.5’the usful {/bf MATLAB}’)将使MATLAB一词黑体显示。一些常用的LaTex字符见表各个字符可以单独使用也可以和其他字符及命令配合使用。如text(0.3 ,0.5 ,’sin({/omega}t{/beta})’)将得到标注效果 。latex符号/alpha/epsilon/infty/beta/eta/int/gamma/Gamma/partial/delta/Delta/leftarrow/theta/Theta/rightarrow/lambda/Lambda/downarrow/xi/Xi/uparrow/pi/Pi/div/omega/Omega/times/sigma/Sigma/pm/phi/Phi/leq/psi/Psi/geq/rho/tau/neq/mu/zeta/forall/nu/chi/exists 2 坐标控制在绘制图形时Matlab可以自动根据要绘制曲线数据的范围选择合适的坐标刻度使得曲线能够尽可能清晰的显示出来。一般情况下用户不必选择坐标轴的刻度范围。如果用户对坐标不满意可以利用axis函数对其重新设定。其调用格式为axis([xmin xmax ymin ymax zmin zmax])如果只给出前四个参数则按照给出的x、y轴的最小值和最大值选择坐标系范围绘制出合适的二维曲线。如果给出了全部参数则绘制出三维图形。axis函数的功能丰富其常用的用法有axis equal 纵横坐标轴采用等长刻度axis square产生正方形坐标系(默认为矩形)axis auto使用默认设置axis off取消坐标轴axis on 显示坐标轴给坐标加网格线可以用grid命令来控制grid on/off命令控制画还是不画网格线不带参数的grid命令在两种之间进行切换。给坐标加边框用box命令控制和grid一样用法。例 绘制分段函数并添加图形标注。(略)3 图形保持一般情况下每执行一次绘图命令就刷新一次当前图形窗口图形窗口原有图形将不复存在如果希望在已经存在的图形上再继续添加新的图形可以使用图形保持命令hold。hold on/off 命令是保持原有图形还是刷新原有图形不带参数的hold命令在两者之间进行切换。例(略)4 图形窗口分割在实际应用中经常需要在一个图形窗口中绘制若干个独立的图形这就需要对图形窗口进行分割。分割后的图形窗口由若干个绘图区组成每一个绘图区可以建立独立的坐标系并绘制图形。同一图形窗口下的不同图形称为子图。Matlab提供了subplot函数用来将当前窗口分割成若干个绘图区每个区域代表一个独立的子图也是一个独立的坐标系可以通过subplot函数激活某一区该区为活动区所发出的绘图命令都是作用于该活动区域。调用格式subplot(mnp)该函数把当前窗口分成m×n个绘图区m行每行n个绘图区区号按行优先编号。其中第p个区为当前活动区。每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。例(略)三绘制二维图形的其他函数1 其他形式的线性直角坐标图在线性直角坐标中其他形式的图形有条形图、阶梯图、杆图和填充图等所采用的函数分别为bar(xy选项) 选项在单引号中stairs(xy选项)stem(xy选项)fill(x1y1选项1x2y2选项2…)前三个函数和plot的用法相似只是没有多输入变量形式。fill函数按向量元素下标渐增次序依次用直线段连接xy对应元素定义的数据点。例 分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线x0:0.35:7;y2*exp(-0.5*x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g));axis([0, 7, 0 ,2]);subplot(2,2,2);fill(x,y,r);title(fill(x,y,r));axis([0, 7, 0 ,2]);subplot(2,2,3);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b));axis([0, 7, 0 ,2]);subplot(2,2,4);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k));axis([0, 7, 0 ,2]);2 极坐标图polar函数用来绘制极坐标图调用格式为polar(thetarho选项)其中theta为极坐标极角rho为极径选项的内容和plot函数相似。例 绘制极坐标图theta0:0.01:2*pi;rhosin(3*theta).*cos(5*theta);polar(theta,rho,r);3 对数坐标图在实际应用中经常用到对数坐标Matlab提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数其调用格式为semilogx(x1y1选项1x2y2选项2…)semilogy(x1y1选项1x2y2选项2…)loglog(x1y1选项1x2y2选项2…)这些函数中选项的定义和plot函数完全一样所不同的是坐标轴的选取。semilogx函数使用半对数坐标x轴为常用对数刻度而y轴仍保持线性刻度。semilogy恰好和semilogx相反。loglog函数使用全对数坐标x、y轴均采用对数刻度。4 对函数自适应采样的绘图函数参看帮助。5 其他形式的二维图形参看帮助。二 三维绘图一绘制三维曲线的基本函数最基本的三维图形函数为plot3它将二维绘图函数plot的有关功能扩展到三维空间可以用来绘制三维曲线。其调用格式为plot3(x1y1z1选项1x2y2z2选项2…)其中每一组xyz组成一组曲线的坐标参数选项的定义和plot的选项一样。当xyz是同维向量时则xyz对应元素构成一条三维曲线。当xyz是同维矩阵时则以xyz对应列元素绘制三维曲线曲线条数等于矩阵的列数。例 绘制空间曲线t0:pi/50:2*pi;x8*cos(t);y4*sqrt(2)*sin(t);z-4*sqrt(2)*sin(t);plot3(x,y,z,p);title(Line in 3-D Space);text(0,0,0,origin);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid;二三维曲面1平面网格坐标矩阵的生成当绘制zf(x,y)所代表的三维曲面图时先要在xy平面选定一矩形区域假定矩形区域为D[a,b]×[c,d]然后将[a,b]在x方向分成m份将[c,d]在y方向分成n份由各划分点做平行轴的直线把区域D分成m×n个小矩形。生成代表每一个小矩形顶点坐标的平面网格坐标矩阵最后利用有关函数绘图。产生平面区域内的网格坐标矩阵有两种方法利用矩阵运算生成。xa:dx:b;y(c:dy:d)’;Xones(size(y))*x;Yy*ones(size(x));经过上述语句执行后矩阵X的每一行都是向量x行数等于向量y的元素个数矩阵Y的每一列都是向量y列数等于向量x的元素个数。利用meshgrid函数生成xa:dx:b;yc:dy:d;[X,Y]meshgrid(x,y);语句执行后所得到的网格坐标矩阵和上法相同。当xy时可以写成meshgrid(x)。2绘制三维曲面的函数Matlab提供了mesh函数和surf函数来绘制三维曲面图。mesh函数用来绘制三维网格图而surf用来绘制三维曲面图各线条之间的补面用颜色填充。其调用格式为mesh(xyzc)surf(xyzc)一般情况下xyz是维数相同的矩阵xy是网格坐标矩阵z是网格点上的高度矩阵c用于指定在不同高度下的颜色范围。c省略时Matlab认为cz也即颜色的设定是正比于图形的高度的。这样就可以得到层次分明的三维图形。当xy省略时把z矩阵的列下标当作x轴的坐标把z矩阵的行下标当作y轴的坐标然后绘制三维图形。当xy是向量时要求x的长度必须等于z矩阵的列y的长度必须等于必须等于z的行xy向量元素的组合构成网格点的xy坐标z坐标则取自z矩阵然后绘制三维曲线。例 用三维曲面图表现函数 为了便于分析三维曲面的各种特征下面画出3种不同形式的曲面。x0:0.1:2*pi;[x,y]meshgrid(x);zsin(y).*cos(x);mesh(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(mesh); pause;x0:0.1:2*pi;[x,y]meshgrid(x);zsin(y).*cos(x);surf(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(surf); pause;x0:0.1:2*pi;[x,y]meshgrid(x);zsin(y).*cos(x);plot3(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(plot3-1);grid;程序执行结果分别如上图所示。从图中可以发现网格图(mesh)中线条有颜色线条间补面无颜色。曲面图(surf)的线条都是黑色的线条间补面有颜色。进一步观察曲面图补面颜色和网格图线条颜色都是沿z轴变化的。用plot3 绘制的三维曲面实际上由三维曲线组合而成。可以分析plot(x’y’z’)所绘制的曲面的特征。例516 绘制两个直径相等的圆管相交的图形。m30;z1.2*(0:m)/m;rones(size(z));theta(0:m)/m*2*pi;x1r*cos(theta);y1r*sin(theta);%生成第一个圆管的坐标矩阵z1z*ones(1,m1);x(-m:2:m)/m;x2x*ones(1,m1);y2r*cos(theta);%生成第一个圆管的坐标矩阵z2r*sin(theta);surf(x1,y1,z1); %绘制竖立的圆管axis equalaxis offhold onsurf(x2,y2,z2); %绘制平放的圆管axis equal ,axis offtitle (两个等直径圆管的交线);hold off此外还有两个和mesh函数相似的函数即带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz其用法和mesh类似。不同的是meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。surf函数也有两个类似的函数即具有等高线的曲面函数surfc和具有光照效果的曲面函数surfl。例 在xy平面内选择[-8, 8]×[8, 8]绘制函数[x,y]meshgrid(-8:0.5:8);zsin(sqrt(x.^2y.^2))./sqrt(x.^2y.^2eps);subplot(2,2,1);meshc(x,y,z);title(meshc);subplot(2,2,2);meshz(x,y,z);title(meshz);subplot(2,2,3);surfc(x,y,z);title(surfc);subplot(2,2,4);surfl(x,y,z);title(surfl);3标准三维曲面Matlab提供了一些函数用于绘制标准三维曲面这些函数可以产生相应的绘图数据常用于三维图形的演示。如sphere函数和cylinder函数分别用于绘制三维球面和柱面。sphere函数的调用格式为[x,y,z]sphere(n);该函数将产生(n1)×(n1矩阵xyz 。采用这三个矩阵可以绘制出圆心位于原点、半径为1的单位球体。若在调用该函数时不带输出参数则直接绘制所需球面。n决定了球面的圆滑程度其默认值为20。若n值取的比较小则绘制出多面体的表面图。cylinder函数的调用格式为[xyz]cylinder(Rn)其中R是一个向量存放柱面各个等间隔高度上的半径n表示在圆柱圆周上有n个间隔点默认有20个间隔点。如cylinder(3)生成一个圆柱cylinder([101])生成一个圆锥。而t0:pi/100:4*pi; Rsin(t); cylinder(R,30);生成一个正弦圆柱面。另外Matlab还提供了一个peaks函数称为多峰函数常用于三维曲面的演示。该函数可以用来生成绘图数据矩阵。在矩形区域[-3 3]×[-3 3]的等分网格点上的函数值确定。如zpeaks(30)将生成一个30×30矩阵例 绘制标准三维曲面图形t0:pi/20:2*pi;[x,y,z]cylinder(2sin(t),30);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);subplot(1,3,2);[x,y,z]sphere;surf(x,y,z);subplot(1,3,3);[x,y,z]peaks(30);meshz(x,y,z);3其他三维图形。在介绍二维图形时曾经提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形它们还可以以三维形式出现其函数分别为bar3stem3pie3和fill3。bar3绘制三维条形图常用格式为bar3(y)bar3(xy)在第一种格式中y的每个元素对应于一个条形。第二种格式在x指定的位置上绘制y中元素的条形图。stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图常用格式为stem3(z)stem3(xyz)第一种格式将数据序列z表示为从xy平面向上延伸的杆图x和y自动生成。第二种格式在x和y指定的位置上绘制数据序列z的杆图xyz的维数要相同。pie3函数绘制三维饼图常用格式为pie3(x)x为向量用x中的数据绘制一个三维饼图。fill3函数可在三维空间内绘制出填充过的多边形常用格式为fill3(xyzc)用xyz做多边形的顶点而c指定了填充的颜色。例 绘制三维图形。1绘制魔方阵的三维条形图2以三维杆图形式绘制曲线y2sinx 3已知x [2347,1827,2043,3025] 绘制三维饼图4用随机的顶点坐标值画出5个黄色三角形subplot(1,2,1);[X,Y,Z]peaks(30);waterfall(X,Y,Z);xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,k);%其中12代表高度的等级数xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);subplot(2,2,1);bar3(magic(4));subplot(2,2,2);y2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);subplot(2,2,3);pie3([2347,1827,2043,3025]);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),y);除了上面讨论的三维图形外常用的图形还有瀑布图和三维曲面的等高线图。绘制瀑布图用waterfall函数用法和meshz函数相似只是它的网格线在x轴方向出现具有瀑布效果。等高线图分二维和三维两种形式分别使用函数contour和contour3绘制。例 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。subplot(1,2,1);[X,Y,Z]peaks(30);waterfall(X,Y,Z);xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,k);%其中12代表高度的等级数xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);三三维图形的精细处理一视点处理在日常生活中从不同的角度观察物体所看到的物体形状是不一样的。绘制图形时从不同视点绘制的三维图形的形状也是不一样的。视点位置可由方位角和仰角表示。方位角与仰角的设定Matlab提供了设置视点的函数view其调用格式为view(azel)其中az为方位角el为仰角它们均以度为单位。系统默认的视点定义为方位角为-37.5度仰角30度。例 从不同视点绘制多峰函数曲面。subplot(2,2,1);mesh(peaks);view(-37.5,30);title(1);subplot(2,2,2);mesh(peaks);view(-37.5,90);title(2);subplot(2,2,3);mesh(peaks);view(-37.5,120);title(3);subplot(2,2,4);mesh(peaks);view(-37.5,180);title(4);二色彩处理三图形的裁剪处理Matlab定义的NaN常数可以用于表示那些不可使用的数据利用这些特性可以将图形中需要裁剪部分对应的函数值设置成NaN这样在绘制图形时函数值为NaN的部分将不显示出来从而达到对图形进行裁剪的目的。例如要削掉正弦波顶部或底部大于0.5的部分可使用下面的程序。x0:pi/10:4*pi;ysin(x);ifind(abs(y)0.5);x(i)NaN;plot(x,y);例 绘制两个球面其中一个在另一个里面将外面的球裁掉一部分以便能看到里面的球。[x,y,z]sphere(25);%生成外面的大球z1z;z1(:,1:4)NaN;%将大球裁去一部分c1ones(size(z1));surf(3*x,3*y,3*z1,c1);%生成里面的小球hold onz2z;c22*ones(size(z2));c2(:,1:4)3*ones(size(c2(:,1:4)));surf(1.5*x,1.5*y,1.5*z2,c2);colormap([0 1 0;0.5 0 0;1 0 0]);grid onhold off色图中使用三种颜色外面的球是绿色里面的球采用深浅不同的两种红色。四隐函数作图如果给定了函数的显式表达式可以先设置自变量向量然后根据表达式计算函数向量从而用plot等函数绘制出图形。但是当函数采用隐函数形式时则很难利用上述显式方法绘制图形。Matlab提供了一个ezplot函数绘制隐函数图形。具体用法如下① 对于函数ff(x)ezplot的调用格式为ezplot(f)在默认区间(-2pi2pi)绘制图形。ezplot(f[a,b])在区间(ab)绘制图形。② 对于隐函数ff(x,y)ezplot的调用格式为ezplot(f)在默认区间(-2pi2pi),(-2pi2pi)绘制f(x,y)0的图形。ezplot(f[xminxmaxyminymax])在区间[xminxmaxyminymax]绘制图形。ezplot(f[a,b])在区间(ab)(ab)绘制③ 对于参数方程xx(t),yy(t),ezplot函数的调用格式为ezplot(xy)在默认区间 绘制xx(t),yy(t)图形。ezplot(xy[tmintmax])在区间(tmintmax)绘制xx(t),yy(t)图形。例、隐函数绘图举例。subplot(2,2,1);ezplot(x^2y^2-1);axis equal;subplot(2,2,2);ezplot(x^3y^3-5*x*y9)subplot(2,2,3);ezplot(cos(tan(pi*x)),[0,1]);subplot(2,2,4);ezplot(4*cos(t),8*sin(t),[0,4*pi]);其他隐函数绘图函数列表ezpolarezcontourezplot3ezmeshezmeshcezsurfezsurfc。未来推送预告Category多坐标轴局部放大拷贝图形并插入子图插入调整子图比例大小工具制作动画输出高质量图形特定期刊图形一键生成工具……让我们一起努力准备吧以上图形均为重新绘制部分改编自http://hi.baidu.com/wqccwang/blog/item/ad896634718d441d91ef392e.html喜欢就点个在看吧
