matlab例题.docx
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matlab例题
【例一.1】绘制简单函数的曲线图。
x=-5:
.1:
5;y=x.^2;subplot（2,2,1）;plot（x,y）;%x-y曲线
subplot（2,2,2）;plot（y,x）;t=x;%y-x曲线
subplot（2,2,3）;plot（t.*cos（t）,t.*sin（t））;%参数函数的曲线
subplot（2,2,4）;plot3（t.*cos（t）,t.*sin（t）,t）;
图3.5-2简单函数的曲线图绘制
【例一.2】在一张图上简单绘制多条曲线。
x1=linspace（0,4,50）;y1=sin（x1*pi）;
x2=linspace（2,5,30）;y2=x2;
x3=linspace（1,7,80）;y3=sqrt（x3）;
plot（x1,y1,x2,y2,x3,y3）;
图3.5-3一张图上绘制多条曲线
【例一.3】二维图形对象的操作：
填充y=sin（πx）+4和y=x2之间的区域。
x=linspace（-3,3,100）;
y1=sin（x*pi）+4;y2=x.^2;
plot（x,[y1;y2]）;
xlabel（'x'）;ylabel（'y'）;
text（-2.6,7,'\leftarrowx^2','fontsize',16）;
text（-1.2,5.1,'sin（x\pi）+4\rightarrow',...
'fontname','courier',...%设置text字体属性
'fontangle','italic',...%设置text字体倾斜属性
'fontsize',14）;%设置text字体大小属性
legend（'sin（x\pi）+4','x^2',0）;%添加图例
holdon;%设置绘图方式为保持
xf=linspace（-2,2,100）;
y1f=sin（xf*pi）+4;y2f=xf.^2;
%从最左边开始，按逆时针方向在y1f和y2f上形成多边形并填充
fill（[xffliplr（xf）],[y1f,fliplr（y2f）],'r'）;
text（-1.2,2,'areabetweentwofunctions'）;
axis（[-330inf]）;%设置坐标范围
%设置坐标刻度，并在刻度标签上标注交点坐标（cx1,cy）和（cx2,cy）
set（gca,'YTick',0:
9）;
set（gca,'YTickLabel','0|1|2|3|cy|5|6|7|8|9'）;
set（gca,'XTick',-3:
3）;
set（gca,'XTickLabel',{'-3''cx1''-2''0''1''cx2''3'}）
图3.5-4二维图形对象的操作示例
【例一.4】plotyy函数的使用：
已知
，分别绘制A=200,α=0.05,β=1,f=0.2和A=0.8,α=0.5,β=2,f=2时y的图形，并用Tex字符串在图上标注出这些参数值。
t=0:
0.01:
20;
A1=200;alf1=0.05;bt1=1;f1=0.2;
A2=0.8;alf2=0.5;bt2=2;f2=2;
y1=A1*exp（-alf1*t）.*sin（2*pi*f1*t+bt1）;
y2=A2*exp（-alf2*t）.*sin（2*pi*f2*t+bt2）;
%用plot方式绘制双y轴曲线，并返回坐标盒和绘制曲线的句柄
[AX,H1,H2]=plotyy（t,y1,t,y2,'plot'）;
%设置每个坐标盒的横轴刻度
set（AX
（1）,'xtick',0:
2:
20）;set（AX
（2）,'xtick',0:
2:
20）;
%获取每个坐标盒的Ylabel句柄以设置其字符串属性
set（get（AX
（1）,'Ylabel'）,'String','LeftY-axis'）;
set（get（AX
（2）,'Ylabel'）,'String','RightY-axis'）;
xlabel（'0to20\musec.'）;
title（'anexamplefor''plotyy'''）;
%分别设置两条曲线的线型
set（H1,'LineStyle','--'）;set（H2,'LineStyle',':
'）;
%生成字符串单元数组，用于在图形窗上显示多行文本
sT
（1）={['{\itAe^{\fontsize{10}{-\alphat}}}',...
'sin（2{\it\pift}+{\it\beta}）']};
sT
（2）={['Leftline:
','{\itA}=',num2str（A1）,';'...
'{\it\alpha}=',num2str（alf1）,';'...
'{\itf}=',num2str（f1）,';'...
'{\it\beta}=',num2str（bt1）]};
sT（3）={['Rightline:
','{\itA}=',num2str（A2）,';'...
'{\it\alpha}=',num2str（alf2）,';'...
'{\itf}=',num2str（f2）,';'...
'{\it\beta}=',num2str（bt2）]};
%用鼠标指定文本的显示位置，同时设置文本的显示属性
gtext（sT,'fontsize',12,...
'HorizontalAlignment','right',...
'edgecolor','red',...
'backgroundcolor',[0.7,0.7,0.7]）';
图3.5-5用plotyy同时绘制具有不同纵坐标范围的两条曲线
【例一.5】绘制条形图。
Y=[521
873
986
432]+10;
subplot（2,3,1）;bar（Y）;gridon;
set（gca,'YLim',[1020]）;
subplot（2,3,2）;bar（Y,'stack'）;
gridon;set（gca,'YLim',[1060],'Layer','top'）
subplot（2,3,4）;bar3（Y,'group'）;
subplot（2,3,5）;bar3（Y,'stack'）;
set（gca,'ZLim',[1060]）;
subplot（2,3,6）;bar3（Y）;
图3.5-6各种各样的条形图
【例一.6】已知90-94年的销售额和成本，按年绘出利润面积图和成本饼图。
year=90:
94;sales=[51.682.490.859.147.0];%销售额
cost=[21.339.559.349.428.3];%成本
subplot（1,2,1）;%在第一个子图中绘销售面积图
subplot（1,2,1）;area（year,sales,'FaceColor',[.5.9.6],...
'EdgeColor','b','LineWidth',2）;
%第一个子图中叠绘成本面积图
holdon;area（year,costs,'FaceColor',[.9.85.7],...
'EdgeColor','y','LineWidth',2）;holdoff;
set（gca,'XTick',[90:
94]）;set（gca,'Layer','top'）;gridon;
ylabel（'Sales-Profit=Cost','FontSize',14）
gtext（'\leftarrowSales'）;gtext（'Cost'）;gtext（'profit'）;
%在第二个子图中绘年成本饼图，其中最大的饼块分离显示。
subplot（1,2,2）;[c,offset]=max（cost）;
explode=zeros（size（cost））;explode（offset）=1;
h=pie（cost,explode）;colormapsummer;
%为饼图中的每个文本对象添加年标记
txtObjs=findobj（h,'Type','text'）;%找到所有文本对象的句柄
oldStr=get（txtObjs,{'String'}）;%记录所有文本对象的值
fori=1:
length（year）;%为每个文本对象生成新值
names{i}=['Y',num2str（year（i））,':
'];end;
newStr=strcat（names,oldStr）;
set（txtObjs,{'String'},newStr）;%重新设置文本对象的值
图3.5-7面积图和饼图
【例一.7】已知三维弹道的位置函数和初速度，试绘制t从0到1的弹道曲线。
a=-32;vx=2;vy=3;vz=10;t=0:
.1:
1;
x=vx*t;y=vy*t;z=vz*t+1/2*a*t.^2;
%计算不同方向上的数值梯度
u=gradient（x）;v=gradient（y）;w=gradient（z）;
subplot（121）;quiver3（x,y,z,u,v,w）;%绘制位置点上的速度矢量
view（[10,-80,10]）;axissquare;
subplot（122）;stem3（x,y,z,'b'）;%绘制运动轨迹
holdon;comet3（x,y,z）;holdoff;%以动画方式绘制运动轨迹
图3.5-8特殊三维曲线的绘制
【例一.8】绘制三维数据的等值线图。
[X,Y,Z]=peaks（20）;%获取三维数据
subplot（231）;contour（Z,10）;%绘制10条等高线
subplot（232）;contour（X,Y,Z,5）;%绘制5条等高线
%在等高线图上绘制速度羽线（用来反映数据的梯度信息）
holdon;
[U,V]=gradient（Z,.2）;
quiver（X,Y,U,V）;
holdoff;
%在等高线图上添加高度信息文本
subplot（233）;[Ch]=contour（Z,5）;p=clabel（C,h）;
htxt=findobj（p,'type','text'）;
set（htxt,'fontsize',7）;
st=char（get（htxt,{'string'}））;
s=cellstr（st（:
[1:
4]））;
set（htxt,{'string'},s）;
%绘制3维等高线
subplot（234）;contour3（Z,10）;
%绘制2维等高线，并用颜色填充图形（颜色反映了数据的高度信息）
subplot（235）;[C,h]=contourf（Z,10）;
caxis（[-2020]）
图3.5-9绘制不同的等值线图
【例一.9】制作基于图象帧的动画。
Z=peaks;surf（Z）;axistight;
set（gca,'nextplot','replacechildren'）;
forj=1:
20%捕获20帧图象存为F
surf（sin（2*pi*j/20）*Z）;
F（:
j）=getframe;
end
movie（F,10）%将记录的20帧图象回放10次
图3.5-10用图象帧制作动画效果
【例一.10】Lorenz奇异吸引子的动态演示。
该混沌现象由下述非线性差分方程描述，其运动轨迹围绕空间两个吸引子，但是没有稳定状态。
本例采用固定步长的Euler数值方法图示该现象，例中假设y的初值为[35-10-7]。
A=[-8/300;0-1010;028-1];y=[35-10-7]';
delt_t=0.01;%设定计算步长
p=plot3（y
（1）,y
（2）,y（3）,'.',...
'EraseMode','none','MarkerSize',2）;
axis（[050-2525-2525]）;holdon;
fori=1:
4000%设定计算次数
A（1,3）=y
（2）;A（3,1）=-y
（2）;dydt=A*y;
y=y+dydt*delt_t;%用y+dy/dt*∆t近似下一时刻的y
set（p,'XData',y
（1）,'YData',y
（2）,'ZData',y（3））
drawnow%强迫刷新
end
图3.5-11Lorenz奇异吸引子的动态显示
【例一.11】渲染sinc函数表示的空间曲面。
[X,Y]=meshgrid（-8:
.5:
8）;R=sqrt（X.^2+Y.^2）+eps;Z=sin（R）./R;
surf（X,Y,Z,'FaceColor','interp',%设定曲面颜色的使用方式
'EdgeColor','none',%设定不显示网格线的颜色
'FaceLighting','phong'）;%设定曲面光照模型
axistight;
%设定坐标刻度比例（z轴单位线段的长度是x、y轴单位线段长度的5倍）
daspect（[551]）;
camlightleft%设定光源在左侧
view（-50,30）;%设定视角
图3.5-12空间曲面的渲染
【例一.12】非规则数据的曲面表现和二维数据插值：
假设数据来自二维sinc函数的非均匀采样。
x=rand（100,1）*16-8;y=rand（100,1）*16-8;
r=sqrt（x.^2+y.^2）+eps;z=sin（r）./r;
%生成作图用的均匀平面网格
xlin=linspace（min（x）,max（x）,30）;
ylin=linspace（min（y）,max（y）,30）;
[X,Y]=meshgrid（xlin,ylin）;
%通过插值方法获得均匀平面网格上的Z数据
Z=griddata（x,y,z,X,Y,'cubic'）;
mesh（X,Y,Z）;axistight;
%为查看插值效果，在图形上叠加原始数据样点
holdon;plot3（x,y,z,'.','MarkerSize',15）
图3.5-13非规则数据的曲面表现和二维数据插值
【例一.13】NaN在绘图中的应用。
（注：
绘图函数会忽略数据中的非数NaN。
）
x=-1:
.01:
1;[X,Y]=meshgrid（x,x）;
x（length（x）/3:
length（x）/3*2）=nan;
subplot（121）;plot（x）;
Z=-X.^2-Y.^2;Z（Z>-0.5）=nan;
subplot（122）;mesh（X,Y,Z）;axistight;
图3.5-14NaN在绘图中的应用
【例一.14】函数
表示的空间曲面。
[x,y]=meshgrid（[-2:
.2:
2]）;Z=x.*exp（-x.^2-y.^2）;
subplot（121）;
%使用默认色图，指定颜色参数为Z的梯度（即颜色反映了该位置的梯度）
surf（x,y,Z,gradient（Z））;
colorbar;%显示高度-颜色指示条（作用类似于图例）
%用随机颜色分量生成颜色数组C（真彩色）
c=rand（size（Z,1）*3,size（Z,2））*.3+.7;
C（:
:
1）=c（1:
size（Z,1）,:
）;
C（:
:
2）=c（size（Z,1）+1:
size（Z,1）*2,:
）;
C（:
:
3）=c（size（Z,1）*2+1:
end,:
）;subplot（122）;
surf（x,y,Z,C,...%用真彩色显示曲面
'FaceColor','interp','FaceLighting','phong'）
图3.5-15颜色在空间曲面表现中的应用
【例一.15】动态演示风的三维流线。
loadwind;%载入MATLAB自带的演示数据
[sxsysz]=meshgrid（100,20:
2:
50,5）;%生成三维网格
verts=stream3（x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz）;%计算三维流线
sl=streamline（verts）;%绘制三维流线
view（-10.5,18）;%设定视角
daspect（[220.125]）;%设定坐标轴刻度的比例关系
axistight;%设定坐标盒紧包围
boxon;%显示坐标盒线框
%流线顶点插值
iverts=interpstreamspeed（x,y,z,u,v,w,verts,0.01）;
streamparticles（iverts,15,...%显示15个运动的颗粒
'Animate',10,...%动画播放10次
'ParticleAlignment','on'）%颗粒从起始位置开始运动
图3.5-16三维流线的动态图形表现
【例一.16】绘制ρ=1+cos（t）的极坐标图。
symst;
ezpolar（1+cos（t））
图3.5-17ρ=1+cos（t）表示的极坐标图
【例一.17】a）在同一个坐标盒内分别绘制a=1,b=2和a=2,b=1时隐函数
的图形；b）单独绘制参数方程
表示的图形。
%ezplot支持字符串参数和符号表达式参数；默认参数方程的自变量为t
symsxyab;
a=1;b=2;subplot（121）;
ezplot（x^2./a^2+y^2./b^2-1,[-2.12.1]）
holdon;a=2;b=1;
ezplot（x^2./a^2+y^2./b^2-1）
subplot（122）;ezplot（'5*t','t^2'）
图3.5-18绘制隐函数和参数方程的图形
【例一.18】绘制函数
表示的空间曲面。
symsxy;
f=exp（-x^2-（y+1）^2）-exp（-（x+1）^2-y^2）;
%把xy平面上的正方形区间[-3,3]划分为49个网格，然后作图
ezsurf（f,[-3,3],49）;
view（0,75）;%设置视角
shadinginterp;%设置阴影方式为插值
lightangle（-45,30）;%设置光源方向
set（gcf,'Renderer','zbuffer'）;%设置计算机展现图形的方式
set（findobj（gca,'type','surface'）,...
'FaceLighting','phong',...%设置光照模型为phong模型
'AmbientStrength',.3,...%设置环境光源光照强度
'DiffuseStrength',.8,...%设置漫反射系数
'SpecularStrength',.9,...%设置镜面反射系数
'SpecularExponent',25）%设置镜面反射区域的大小
图3.5-19符号函数可视化图形的渲染
【例一.19】在绘制好的三维sinc曲面上叠绘另一个曲面z=（x2+y2）/50。
ezsurf（'sin（sqrt（x^2+y^2））/sqrt（x^2+y^2）',30）;
holdon;ezsurf（'（x^2+y^2）/50',30）;
图3.5-20在同一坐标盒内绘制多个符号函数的图形
【例一.20】根屏幕的属性操作。
set（0,'units'）%列出所有可用的度量单位
get（0,'units'）%获取当前使用的度量单位
get（0,'ScreenSize'）%返回屏幕的大小
set（0,'units','normal'）%设置度量单位为归一化单位
get（0,'ScreenSize'）%再次返回屏幕的大小
[inches|centimeters|normalized|points|pixels|characters]
ans=pixels
ans=111024768
ans=0011
【例一.21】以绘制正弦函数图形为例，演示设置图形对象默认属性的效果。
%在根屏幕上设置图形窗的默认颜色
set（0,'DefaultFigureColor',[111]）;
t=0:
pi/20:
2*pi;s=sin（t）;
%在指定位置创建图形窗，并在该层上指定默认的坐标盒颜色属性为白色
figh=figure（'Position',[30100600350],...
'DefaultAxesColor','w'）;
axh1=subplot（1,2,1）;gridon;
%在第一个坐标盒上指定默认的线型属性为点划线
set（axh1,'DefaultLineLineStyle','-.'）;
line（'XData',t,'YData',s）%用指定的数据属性创建线对象
text（'Position',[3.4],'String','Sine'）
axh2=subplot（1,2,2）;gridon;
%在第二个坐标盒上指定文本对象默认的旋转属性为90度
set（axh2,'DefaultTextRotation',90）;
line（'XData',t,'YData',s）;
%在指定位置，用指定的字符串创建文本对象
text（'Position',[3.4],'String','Sine'）
%指定当前图形窗的鼠标指针属性为大十字
set（gcf,'Pointer','fullcross'）
图3.5-23设置图形对象的默认属性
【例一.22】自定义正弦波鼠标指针
。
提示：
鼠标形状用16×16的矩阵表示，其元素值代表颜色：
1（黑色）；2（白色）；Nan（透明色）。
g=linspace（0,pi*2,16）;c（1:
16,1:
16）=nan;
forn=1:
16;r=ceil（7*sin（g（n））+8）;c（[r,r+1],n）=1;end
%指定当前图形窗的鼠标指针属性为自定义，并指定指针形状数据来自c
set（gcf,'Pointer','custom','PointerShapeCData',c）
【例一.23】分别生成五面体线框图和面图。
vertex=[000;020;220;200;111];%定义顶点坐标
connect1=[125;235;345;415];%定义顶点间的连线
connect2=[1234];
pn=[1234152354];%定义点间划线顺序
x=vertex（pn,1）;y=vertex（pn,2）;z=vertex（pn,3）;
subplot（121）;plot3（x,y,z）;%绘五面体线框图
subplot（122）;
%用指定的顶点、连线、面颜色和面的边界颜色等属性绘五面体面图
patch（'Vertices',vertex,'Faces',connect1,...
'FaceColor','b','EdgeColor','k'）;
patch（'Vertices',vertex,'Faces',connect2,...
'FaceColor','r','EdgeColor','k'）;vi
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