第四章 MATLAB绘图

第四章MATLAB绘图matlab语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实现了可视化，这是其它语言所不能比拟的。不仅能绘制几乎所有的标准图形，而且其表现形式也是丰富多样的。matlab语言不仅具有高层绘图能力，而且还具有底层绘图能力——句柄绘图方法。在面向对象的图形设计基础上，使得用户可以用来开发各专业的专用图形。第四章MATLAB绘图4.1二维图形绘制4.2三维图形绘制4.3三维图形的精细处理4.4图像与动画4.5低层绘图操作4.1二维图形4.1.1绘制二维曲线的最基本函数1.plot函数的基本用法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4.1在0≤X≤2区间内，绘制曲线y=2e-0.5xsin(2πx)。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4.2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)3．含选项的plot函数含选项的plot函数调用格式为：plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…,xn,yn,选项n)例4.3用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2πx)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--',x1,y3,'rp');4．双纵坐标函数plotyyplotyy函数是MATLAB5.X新增的函数。它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4.4用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=e-0.5xsin(2πx)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*x2).*sin(x2);plotyy(x1,y1,x2,y2);4.1.2绘制图形的辅助操作1.图形标注有关图形标注函数的调用格式为：title(图形名称)xlabel(x轴说明)ylabel(y轴说明)text(x,y,图形说明)legend(图例1,图例2,…)例4.5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(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('independentvariableX');%加X轴说明ylabel('independentvariableY');%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.坐标控制函数的调用格式为：axis([xminxmaxyminymaxzminzmax])axis函数功能丰富，常用的用法还有：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。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。例4.6用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2πx)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holdon;%设置图形保持状态plot(x,y2,'k');gridon;%加网格线boxoff;%不加坐标边框holdoff;%关闭图形保持3.图形窗口的分割subplot函数的调用格式为：subplot(m,n,p)例4.7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(2,2,3);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]);对图形窗口灵活分割。请看下面的程序。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2×2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2×1个区中的2号区stem(x,y);title('sin(x)-2');axis([0,2*pi,-1,1]);subplot(4,4,3);%选择4×4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4×4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4×4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4×4个区中的8号区plot(x,ct);title('cotangent(x)');axis([0,2*pi,-40,40]);4.1.3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系中，其他形式的图形有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别是：bar(x,y,选项)stairs(x,y,选项)stem(x,y,选项)fill(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)例4.8分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线y=2e-0.5x。程序如下：x=0:0.35:7;y=2*exp(-0.5*x);subplot(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，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4.9绘制ρ=sin(2θ)cos(2θ)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');3．对数坐标图形MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为：semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)例4.10绘制y=10x2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)');gridon;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title('semilogx(x,y)');gridon;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title('semilogy(x,y)');gridon;subplot(2,2,4);loglog(x,y);title('loglog(x,y)');gridon;4.对函数自适应采样的绘图函数fplot函数的调用格式为：fplot(fname,lims,tol,选项)例4.11用fplot函数绘制f(x)=cos(tan(πx))的曲线。先建立函数文件myf.m：functiony=myf(x)y=cos(tan(pi*x));再用fplot函数绘制myf.m函数的曲线：fplot('myf',[-0.4,1.4],1e-4)5.其他形式的图形MATLAB提供的绘图函数还有很多，例如，用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。例4.12绘制图形：(1)某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别为：7,17,23,19,5，试用饼图作成绩统计分析。(2)绘制复数的相量图：3+2i、4.5-i和-1.5+5i。程序如下：subplot(1,2,1);pie([7,17,23,19,5]);title('饼图');legend('优秀','良好','中等','及格','不及格');subplot(1,2,2);compass([3+2i,4.5-i,-1.5+5i]);title('相量图');4.2三维图形4.2.1绘制三维曲线的最基本函数plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…