计算机仿真课件：第五章 MATLAB绘图

1、第五章 MATLAB绘图5.1二维图形5.1.1绘制二维图形的基本函数 plot x轴和y轴均为线性坐标semilogx x 轴为对数坐标，y轴为线性坐标 semilogy x 轴为线性坐标，y轴为对数坐标polar 绘制极坐标曲线grid 在图形窗口中添加网格(grid on) 或去掉网格(grid off)zoom 允许(zoom on)或不允许(zoom off) 对图形进行放大或缩小ginput 用鼠标获取图形中点的坐标 patch, fill一、plot函数 绘制二维图形的最基本函数是plot，它是针对向量或矩阵的列来绘制曲线的。也就是说，使用plot函数之前，必须首先定义好曲线上每

2、一点的x及y坐标，常用格式有：plot(y)只有一个参数时，以参数y的值为纵坐标，横坐标x从1开始，长度与参数y相同2. plot(x,y)以元素x为横坐标值，元素y为纵坐标值绘制曲线。3. plot(x,y1,x,y2,)以公共的x元素为横坐标值，以y1,y2等为纵坐标值，绘制多条曲线。4. plot(x,y,选项)选项包括线形、颜色、数据点标记符号等特性的设置。色彩字符所定颜色线型字符线型格式y黄-实线m紫:点线c青-.点划线r红- -虚线g绿b蓝w白k黑标记符号数据点形式标记符号数据点形式.点大于号y=0 1 2 3 2 1 0 ;plot(y,*-);plot(y)只有一个参数时，以y

3、参数的值为纵坐标，横坐标x从1开始，长度与参数y相同2.plot(x,y)以x元素为横坐标值，y元素为纵坐标值绘制曲线。t=0:0.1:7;x=sin(t);plot(t,x,k);title(正弦曲线);xlabel(x轴);ylabel(y轴);t=0:0.1:7;x=sin(t);plot(t,x,k);t=0:0.1:7;y=0;x=sin(t); plot(t,x,r-*,t,y,-.b+) ;axis off %取消坐标轴，默认为显示坐标轴即axis on3.plot(x,y1,x,y2,)以公共的x元素为横坐标值，以y1,y2等为纵坐标值，绘制多条曲线。例：画出一条正弦曲线和一条

4、余弦曲线。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)text(1.5,0.2, y2=cosx)%在坐标(x,y)处标注说明文字gtext(y1=sinx)%用鼠标在特定处标注说明文字x,y = ginputginput 提供了一个十字光标使我们能更精确的选择我们所需要的位置，并返回坐标值。函数调用形式为：x,y = ginput(n)x,y = ginput 在0 x2区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x)x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y)text(

5、3,0.5,y=2exp(-0.5*x)cos(4*pi*x)%输入特定的文字需要用反斜杠( )开头pi alpha beta leftarrow rightarrow bullet .plot函数的输入参数是矩阵形式(1) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。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。(2) 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。(3) plot(Y) : 当输入参数Y是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。 当输入参数Y是复数矩阵

6、时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。(4)含多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)1.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。一个向量对绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。2.当输入参数有矩阵形式时，配对的x, y按对应列元素分别为横、纵坐标绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。例 clear allx=(0:pi/45:2*pi) ;k=0.3:0.1:1;y=cos(x)*k;plot(y)%绘制多条不同色彩的曲线例： x1=0:pi/10:2*pi; %x1=

7、linspace(0,2*pi,100);x2=0:pi/10:3*pi; %x2=linspace(0,3*pi,100);y1=sin(x1);y2=cos(x2);plot(x1,y1,x2,y2)text(1.5,0.2,y2=cosx)text(2.7,0.5,y1=sinx)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。一个向量对绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。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

8、);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x =x1;x2;x3;%x=x1 x2 x3y=y1;y2;y3; %y=y1 y2 y3plot(x,y,x1,y1-1)legend(y1=sin(x1) , y2=1+sin(x2) , y3=2+sin(x3) ,y1-1=sin(x1) ,4) %该参数的选择项为0,1,2,3,4,-1;%1为默认值,可省略。3.双y轴图形（ plotyy） plotyy(x1,y1,x2,y2)：以左、右不同纵轴绘制X1-Y1、X2-Y2两条曲线。 plotyy(x1,y1,x2,y2,fun)：以左、右不同纵轴把X1

9、-Y1、X2-Y2两条曲线绘制成FUN1指定形式的两条曲线plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2 )：以左、右不同纵轴把X1-Y1、X2-Y2两条曲线绘制成FUN1、FUN2指定的不同形式的两条曲线。 说明1.横坐标的标度相同，纵坐标有两个。左纵轴用于X1-Y1数据对，右纵轴用于X2-Y2数据对。2.轴的范围、刻度都自动产生。如果要人工设置，必须使用axis函数。3.FUN、FUN1、FUN2为字符串格式可以是MATLAB中所有接受X-Y数据对的二维绘图指令，如semilogy,plot函数。例 用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2

10、e-0.5xcos(x)。x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);grid on%给坐标加网格线，默认为不加即grid off4.复数数据plot(x,y)当输入参数x, y中至少有一个是复数向量时，plot(z)当输入参数z是复数向量时，当输入参数z是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。图形窗口的分隔subplot函数的调用格式为：subplot(m,n,p)subplot(mnp)该函数将当前图形窗口分成mn个绘图区

11、，即每行n个，共m行， 区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。例：在多个窗口中绘制图形。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);y4=y1+y2;subplot(221); plot(x,y1);subplot(222) plot(x,y2);subplot(223); plot(x,y3);subplot(224); plot(x,y4);多窗口绘图 figure(N): 创建图形窗口，N为所创制的绘图窗口序号在多个图形窗口绘制曲线clear allx=0:2*pi/90:2*pi;y1=

12、sin(2*x);plot(x,y1,r:);%以默认方式创建1号窗口figure(2)y2=exp(-15*x).*sin(2*x);plot(x,y2, c)绘制二维图形的其他函数1.其他形式的线性直角坐标图(了解)bar(x,y,选项) 条形图stairs(x,y,选项) 阶梯图stem(x,y,选项) 杆图fill( x1,y1,选项1, x2,y2,选项2,) 填充图2.对数坐标曲线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,

13、y2,选项2,)3.极坐标曲线 (了解) polar(theta,rho,选项)theta为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项内容与plot函数相似。subplot(1,2,1);pie(7,10,27,24,32)title(饼图);subplot(1,2,2);compass(3+2*i,5.5-i,-1.5+5*i)title(相量图)4.其他形式的二维图形5.1.2图形处理MATLAB为用户提供了一些图形修饰函数，详细情况见下表。函数意义grid on(/off)给当前图形标记添加（取消）网格xlabel(string)标记横坐标ylabel(string)标记纵坐标title(st

14、ring)给图形添加标题text(x,y,string)在图形的任意位置添加说明性文本gtext(string)利用鼠标添加说明性文本信息axis(xmin xmax ymin ymax)设置坐标轴的最小最大值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,)除legend外，其他函数均可用于三维图形。例 在0 x2区间内，绘制曲线y1=2e-0.5x和 ，并添加图形标注。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x)

15、;plot(x,y1,x,y2)；title(x from 0 to 2pi); %加图形标题xlabel(Variable X); %加X轴说明ylabel(Variable Y); %加Y轴说明text(0.8,1.5,曲线y1=2e-0.5x); %在指定位置添加图形说明text(2.5,1.1,曲线y2=cos(4pix); legend(y1, y2) %加图例2坐标控制axis函数的调用格式为：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函数功能丰富，常用的格式还有：axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。axis square：产生正方形

16、坐标系(缺省为矩形)。axis auto：使用缺省设置。axis off：取消坐标轴。axis on：显示坐标轴。例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)grid on %添加网格xlabel(Independent Variable X)ylabel(Dependent Variable Y1&Y2)title(Sin and Cosine Curve)text(1.5,0.3,cos(x)gtext(sin(x)axis(0 6 -1 1)hold on/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

17、种状态之间进行切换。给坐标加网格线用grid命令来控制。grid on/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。box on/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：在同一窗口中绘制线段。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=x;plot(x,y1,r,x,y2,b)hold on %hold off 不要放在程序最后plot(x,y3,m)plot(x,y2+y1, b)% hold on保持原有图形%hold off刷新原有图形 例 在同一

18、坐标中，可以绘制3个同心圆，并加坐标控制。 t=0:0.01:2*pi;%行向量 x=exp(i*t); y=x;2*x;3*x;%分别以实部和虚部为横、纵坐标 plot(y) grid on; %加网格线 box on; %加坐标边框 axis equal %坐标轴采用等刻度5.2三维图形5.2.1基本函数 plot3，stem3，surf，mesh，fill3等5.2.2三维线条图(掌握)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,xn,yn,zn,选项n) 其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。例 绘制三维曲线。程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,