matla绘图简明教程分析.docx
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matla绘图简明教程分析
MatLab绘图
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方便又高效。
一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。
但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。
如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。
3个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。
二维图形
一、plot函数
①函数格式：
plot（x,y） 其中x和y为长度相同
坐标向量
函数功能：
以向量x、y为轴，绘制曲线。
【例】在区间0≤X≤2内，绘制正弦曲线y=sin（x）
其程序为：
x=0:
pi/100:
2*pi; %必须加上分号，否则x直接显示出来啦
y=sin（x）; %必须加上分号，否则x直接显示出来啦
plot（x,y）
【例】在0≤x≤2区间内，绘制曲线 y=2e－0.5xcos（4πx）
程序如下：
x=0:
pi/100:
2*pi;
y=2*exp（-0.5*x）.*cos（4*pi*x）;
plot（x,y）
plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数:
plot（x）
在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。
② 含多个输入参数的plot函数调用格式为：
plot（x1,y1,x2,y2,…,xn,yn）
Ⅰ.当输入参数都为向量时，x1和y1，x2和y2，…，xn和yn分别组成一组向量对，每一组向量对的长度可以不同。
每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。
Ⅱ.当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
【例】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）
或者
x=[0:
0.5:
360]*pi/180;
plot（x,sin（x）,x,cos（x））
中间变量绘图
t=0:
0.1:
2*pi;
x=t.*sin（3*t）;%.*表示点乘，*表示矩阵乘法
y=t.*sin（t）.*sin（t）;
plot（x,y）;
【例】分析下列程序绘制的曲线。
x1=linspace（0,2*pi,100）;
x2=linspace（0,3*pi,100）;
x3=linspace（0,4*pi,100）;
y1=sin（x1）;
y2=1+sin（x2）;
y3=2+sin（x3）;
x=[x1;x2;x3]';
y=[y1;y2;y3]';
plot（x,y,x1,y1-1）
③ 具有两个纵坐标标度的图形
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绘图函数。
调用格式为：
plotyy（x1,y1,x2,y2）
其中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，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。
【例】用不同标度在同一坐标内绘制曲线
y1=0.2e－0.5xcos（4πx）和
y2=2e－0.5xcos（πx）
④ 图形保持
holdon/off命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。
holdon:
启动图形保持功能，当前坐标轴和图形都将保持，此后绘制的图形都将添加在这个图形之上，并且自动调整坐标轴的范围。
holdoff:
关闭图形保持功能。
hold：
在holdon和holdoff命令之间进行切换。
【例】采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx）。
程序如下：
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=0.2*exp（-0.5*x）.*cos（4*pi*x）;
plot（x,y1）
holdon
y2=2*exp（-0.5*x）.*cos（pi*x）;
plot（x,y2）;
holdoff
二、设置曲线样式格式：
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，它们可以组合使用。
例如，“b-.”表示蓝色点划线，“y:
d”表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。
当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次。
调用格式为：
plot（x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…,xn,yn,选项n）
要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项，其调用格式为：
plot（x,y1,’cs’,...）
其中c表示颜色，s表示线型。
【例】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。
【例】在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx），标记两曲线交叉点。
x=linspace（0,2*pi,1000）;
y1=0.2*exp（-0.5*x）.*cos（4*pi*x）;
y2=2*exp（-0.5*x）.*cos（pi*x）;
k=find（abs（y1-y2）<1e-2）;
%查找y1与y2相等点（近似相等）的下标
x1=x（k）; %取y1与y2相等点的x坐标
y3=0.2*exp（-0.5*x1）.*cos（4*pi*x1）;
%求y1与y2值相等点的y坐标
plot（x,y1,x,y2,'k:
',x1,y3,'bp'）;
三、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’）;当前轴的正上方居
中位置处输出文本作为标题
xlabel（'加X轴标记'）;
ylabel（'加Y轴标记'）;
text（X,Y,'添加文本'）;
函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用LaTeX格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。
例如，text（0.3,0.5,‘sin（{\omega}t+{\beta}）’）将得到标注效果sin（ωt+β）。
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=sin（x）;
y2=cos（x）;
plot（x,y1,'b*',x,y2,'r>'）;
title（'绘制正弦，余弦函数'）;
%title（date）;
xlabel（'横轴'）;
ylabel（'纵轴'）;
text（2,1,'正弦曲线'）;
text（1,0.6,'余弦曲线'）;
【例】在坐标范围0≤X≤2π,-2≤Y≤2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X
y=sin（x）;
plot（x,y）;
axis（[02*pi-22]）;
四、坐标控制
axis函数的调用格式为：
axis（[xminxmaxyminymaxzminzmax]）
axis函数功能丰富，常用的格式还有：
axisequal：
纵、横坐标轴采用等长刻度。
axissquare：
产生正方形坐标系（缺省为矩形）。
axisauto：
使用缺省设置。
axisoff：
取消坐标轴。
axison：
显示坐标轴。
给坐标加网格线用grid命令来控制。
gridon/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。
给坐标加边框用box命令来控制。
boxon/off命令控制是加还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状态之间进行切换。
五、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】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）'）;
六、对函数自适应采样的绘图函数
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函数的调用格式为：
fplot（fname,lims,tol,选项）
其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。
选项定义与plot函数相同。
【例】用fplot函数绘制f（x）=cos（tan（πx））的曲线。
命令如下：
fplot（'cos（tan（pi*x））',[0,1],1e-4）
或可先建立函数文件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]）
七.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）
其中theta为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内容与plot函数相似。
例 绘制r=sin（t）cos（t）的极坐标图，并标记数据点。
程序如下：
1t=0:
pi/50:
2*pi;
2r=sin（t）.*cos（t）;
3polar（t,r,'-*'）;
八. 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'）;
Legend（‘sin（x）’）;%加图例
绘制三维螺旋曲线
1t=0:
pi/50:
10*pi;
2x=sin（t）,y=cos（t）;
3plot3（x,y,t）;
4title（'helix'）,text（0,0,0,'origin'）;
5xlabel（'sin（t）'）,ylabel（'cos（t）'）,zlabel（'t'）;
6gridon;%加上虚线网格线可以更好的看到对应区间的值
九.绘制三维网格图。
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）组成三维空间的网格点
c用于控制网格点颜色
1%绘制三维网格曲面图
2x=[0:
0.15:
2*pi];
3y=[0:
0.15:
2*pi];
4z=sin（y'）*cos（x）;%矩阵相乘
5mesh（x,y,z）;
1%画出由函数形成的立体网状图：
2x=linspace（-2,2,25）;%在x轴上取25点
3y=linspace（-2,2,25）;%在y轴上取25点
4[xx,yy]=meshgrid（x,y）;%xx和yy都是21x21的矩阵
5zz=xx.*exp（-xx.^2-yy.^2）;%计算函数值，zz也是21x21的矩阵
6mesh（xx,yy,zz）;%画出立体网状图
十.surf函数
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。
1%绘制三维曲面图
2x=[0:
0.15:
2*pi];
3y=[0:
0.15:
2*pi];
4z=sin（y'）*cos（x）;%矩阵相乘
5surf（x,y,z）;
1%剔透玲珑球
2[X0,Y0,Z0]=sphere（30）;%产生单位球面的三维坐标
3X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;%产生半径为2的球面的三维坐标,若加上常数则是圆心
4surf（X0,Y0,Z0）;%画单位球面
5shadinginterp%采用插补明暗处理
6holdon;mesh（X,Y,Z）;holdoff%画外球面
7hiddenoff%产生透视效果
8axisoff%不显示坐标轴
1%卫星返回地球的运动轨线示意。
2R0=1;%以地球半径为一个单位
3a=12*R0;b=9*R0;T0=2*pi;%T0是轨道周期
4T=5*T0;dt=pi/100;t=[0:
dt:
T]';f=sqrt（a^2-b^2）;%地球与另一焦点的距离
5th=12.5*pi/180;%卫星轨道与x-y平面的倾角
6E=exp（-t/20）;%轨道收缩率
7x=E.*（a*cos（t）-f）;y=E.*（b*cos（th）*sin（t））;z=E.*（b*sin（th）*sin（t））;
8plot3（x,y,z,'g'）%画全程轨线
9[X,Y,Z]=sphere（30）;X=R0*X;Y=R0*Y;Z=R0*Z;%获得单位球坐标
10gridon,holdon,surf（X,Y,Z）,shadinginterp%画地球
11x1=-18*R0;x2=6*R0;y1=-12*R0;y2=12*R0;z1=-6*R0;z2=6*R0;
12axis（[x1x2y1y2z1z2]）%确定坐标范围
13view（[11737]）,comet3（x,y,z,0.02）,holdoff%设视角、画运动轨线
十一.等高线图
1%多峰函数peaks的等高线图
2[x,y,z]=peaks（30）;%产生一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点
3contour3（x,y,z,16）;
4xlabel（'x-axis'）,ylabel（'y-axis'）,zlabel（'z-axis'）;
5title（'contour3ofpeaks'）
十二.动画设计
1%动画功能函数：
getframe、moviein和movie
2%播放一个不断变化的眼球程序。
3m=moviein（20）;%建立一个20个列向量组成的矩阵
4forj=1:
20
5plot（fft（eye（j+10）））%绘制出每一幅眼球图并保存到m矩阵中
6m（:
j）=getframe;
7end
8movie（m,10）;%以每秒10幅的速度播放画面
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