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MATLAB的绘图功能 (2).docx
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四 MATLAB的绘图功能
视觉是人们感受世界、认识自然最重要的途径。人们很难直接从一大堆原始的离散数
据中体会到它们的含义,用数据画出图形却能使人们用视觉器官直接感受到数据的许多内在
本质。
MATLAB 一向注重数据的图形表示,并不断地采用新技术改进和完备其可视化功能。
MATLAB 作为一个优秀的科技软件,在数据可视化方面也有上乘表现。MATLAB 可以给出
数据的二维、三维乃至四维的图形表现。通过对图形线型、立面、色彩、渲染、光线、视角
等的控制,可把数据的特征表现得淋漓尽致。MATLAB 提供了两个层次的图形命令:一种
是对图形句柄进行的低级图形命令,另一种是建立在低级图形命令之上的高级图形命令。
MATLAB 的图形功能很强,不但可以绘制一般函数的图像,而且可以绘制专业图形,如饼
图、条形图等。
在本章介绍如何创建二维、三维图形及其控制输出的方法。
1.1 基本绘图函数
MATLAB 提供多个函数用于绘制图形,以向量或矩阵作为输入参数,绘制它们的图像。
下面的列出了基本绘图函数。
表 6-1 基本绘图函数
函数 功
能
plot
绘制二维线性图形及两个坐标轴
绘制三维线性图形及三个坐标轴
绘制对数图形及两个坐标轴(两个轴
都为对数坐标)
g
X
半对数坐标图形( 轴为对数坐标,
Y
logx
logy
y
轴为线性坐标)
半对独坐标图形( 轴为对数坐标,
Y
X
轴为线性坐标)
1
1.2 二维图形的绘制
1.2.1 绘制二维图形的一般步骤
为了让读者对绘制图形的过程有一个宏观的了解,在这里先介绍绘制二维图形的一
般步骤,具体细节将在后面的章节中进行展开。
绘制二维图形的一般步骤如下:
(1)数据的准备:选定所要表现的范围
产生自变量采样向量
计算相应的函数值向量
典型指令:x=0:pi/100:2*pi;
(2)选定图形窗及其子图的位置:
缺省时,打开 Figure No.1,或当前窗,当前子图
可用指令指定图形窗号和子图号
典型指令:figure(1) %指定 1 号图形窗
subplot(2,2,2) %指定 2 号子团
(3)调用(高层)绘图指令:线型、色彩、数据点形
典型指令:plot(x,y,’-ro’) %用红色实线画曲线,其数据点类型为 o
(4)设置轴的范围与刻度、坐标分格线
典型指令:axis([0, inf,-1,1])
grid on %画坐标分格线
(5)图形注释,包括:图名、坐标名、图例、文字说明等
典型指令:title(‘专家系统’) %图名
xlabel(‘ ’); ylabel(’y’)
%设置坐标轴的范围
%轴名
legend(’sinx’,‘cosx‘)
text(2,1,’y=sinx‘)
%图例
%文字说明
(6)打印:图形窗上的直接打印选项或按键
利用图形后处理软件打印
采用图形窗选项或按键打印最简捷。
步骤 1,3 是最基本的绘图步骤。至于其他步骤,并不完全必须。
1.2.2 plot 函数的调用格式
在二维曲线的绘图命令中,函数 plot 是最基本,最重要的二维图形命令,其它许多绘
图命令都是在它的基础上形成的。
下面介绍 plot 的使用方法:
调用格式 1 plot(x,y)
功能 绘制二元组 x、y 的曲线图形。
说明 这里 x 为横坐标,y 为纵坐标。若 x、y 是同规模的向量,则绘制一条曲线。
若 x 是向量而 y 是矩阵,则绘制多条曲线,它们具有相同的横坐标数据。
若 x、y 都是矩阵,则以它们对应的列构成二元组,绘制多条曲线。
调用格式 2 plot(y)
2
功能 绘制曲线图形。
说明 若 y 是向量,其元素是实数,则绘制 y 与其元素的下标所构成的二元组的曲线
图。
若 y 的元素是复数,则等价干 plot(real(y),imag(y))。
若 y 是矩阵,则按列绘制曲线图,曲线条数等于 y 阵的列数。
调用格式 3 plot(x1,y1,x2,y2,„)
功能 以(x1,y1),(x2,y2)为二元组
,绘制多条曲线。
例 1.1 绘制 y=sin(x),z=cos(x),w=0.25x-0.5 的曲线,x
[0,2 ]
>> x=0:pi/100:2*pi;
>> y=sin(x);
>> plot(x,y); %绘制 y=sin(x)的图形
效果如图 6-1:
图 6-1 y=sin(x)的图形
在命令窗口中继续输入下面的指令
>> z=cos(x);
>> w=0.25*x-0.5;
>> plot(x,y,x,z,x,w); %绘制三个函数的图形
效果如图 6-2
3
图 6-2 y,z,w的图形
例 1.2 矩阵数据的曲线绘图
>> x=peaks; %利用函数生成数据矩阵 x
%生成的是一个 49 49 的矩阵
>> plot(x)
效果如图 6-3:
%直接对矩阵 x 的数据绘图
图 6-3 实数矩阵的图形
例 1.3 用复数矩阵绘图,在复数矩阵中,虚部的值是实部的值的指数。
这里 x,y 都是一维向量
>> x=1:10;
>> y=1.5.^x;
>> z=x+i*y;
4
>> plot(z)
效果如图 6-4:
图 6-4
复数矩阵的图形
1.3 基本的绘图控制
在 MATLAB 中绘制图形时,为了得到用户满意的结果,允许用户改变曲线的线型、颜色、数据点的
标记以及坐标轴的刻度范围等图形的属性,从而可以改变图形的外观。
1.3.1 色彩、线型和数据点标志
函数 plot 可以接受字符串输入变量,这些字符串输入变量用来指定不同的线型、数据点的标志符号以
及每条曲线的颜色。它的一般的调用格式为:
plot(x,y,’ s)’
其中,s 是由 1 至 3 个字母组成的一个字符串,用来指定所绘制的曲线的色彩、线型和数据点标志。s
为空时,表示按系统的缺省定义进行处理。
它例如:
plot(x,y,‘-ro’)
% 将绘制一条红色的实线,并且在每个数据点上,都用符号“o”进行标记
下面的表 6-2 列出了代表不同曲线的颜色和线型的符号,在设置曲线的颜色时,可以利用缩写的字母,
当然也可以利用实际的颜色名称。
表 6-2 颜色和线型标记
符
表示的颜色
符号 代表的线型
5
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