matlab绘图教程资料课件

1、第五章 Matlab绘图 吴良杰Harbin Engineering UniversityMatlab绘图 高层绘图函数 不需过多考虑绘图细节，只需给出一些基本参数 。 简单明了、方便高效 低层绘图操作 将图形的每个元素（坐标轴、曲线、曲面或文字）分配一个句柄，通过该句柄对该图形元素进行操作。 控制和表现图形的能力更强 二维图形绘图示例： 绘制从0到2pi之间的正弦曲线。步骤： 1.产生x轴、y轴数据： x=0:pi/20:2*pi y=sin(x) 2.绘制出正弦曲线：plot(x, y, r-) r-表示以红色实线绘制出正弦曲线。 3.给图形加上栅格线：grid on 二维图形二维图形 将

2、平面坐标上的数据点连接起来的平面图形 坐标系 直角坐标 对数坐标 极坐标 数据点 向量 矩阵 二维图形基本函数 ： plot 功能： 自动打开一个图形窗口Figure 如果已经存在一个图形窗口，plot命令则清除当前图形，绘制新图形 根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上;可自定义坐标轴 可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲线绘图；可单窗口多曲线分图绘图；可多窗口绘图 可任意设定曲线颜色、线型和标记符号 可给图形加坐标网线和图形加注功能二维图形plot的调用格式 plot(x) 缺省自变量绘图格式 plot(x,y) 基本格式，以y(x)的函数关系作出直角坐标图，

3、如果y为nm的矩阵，则以x为自变量，作出m条曲线 plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 多条曲线绘图格式 plot(x1,y1,选项1,x2,y2, 选项2,xn,yn,选项n)含选项的绘图格式 二维图形plot(x) x为向量 以x相应元素下标为横坐标, x元素值为纵坐标绘图 x=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20; plot(x) x为矩阵 按列绘制每列元素值相对其下标的曲线 x=1,2,3;4,5,6; plot(x) 二维图形plot(x,y) 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。 x=0:pi/100:2*pi;

4、y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); plot(x,y) 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。 t=linspace(0,2*pi,100); x=t;t; y=sin(t);cos(t); plot(x,y) 二维图形plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 当输入参数都为向量时，每一向量对(xi,yi)绘制出一条曲线 。每一组向量对的长度可以不同。 t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t);y1=sin(t+0.25); y2=sin(t+0.5); plot(t,y,t,y1,t,y2) 当输入

5、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。 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)二维图形plot(x1,y1,选项1,x2,y2, 选项2,xn,yn,选项n) 选项：确定颜色、线型和数据点标记符号。 例如， plot(x1,y1,b-.,x2,y2, y:d ) b-.：

6、蓝色点划线， y:d：黄色虚线并用菱形符标记数据点。 选项省略时，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次采用下表中给出的前7种颜色。 t=0:0.2:2*pi; x=sin(t); y=cos(t); plot(t,x,+r,t,y,-b) 颜色参数颜色线型参数线型标记符号标记b蓝-实线.圆点g绿:点线o圆圈r红-.点划线+加号c青-虚线*星号m品红x叉号y黄square 或 s方块k黑diamond 或 d菱形w白朝上三角符号v朝下三角符号朝右三角符号p五角星h六角星二维图形双纵坐标函数plotyy 将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

7、(x1,y1,x2,y2) 横坐标的标度相同， 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=e-0.5xsin(2x)及曲线y2=1.5e-0.1xsin(x)。 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); 右纵坐标左纵坐标绘制图形的辅助操作图形标注：图形名称、坐标轴说明、 图形某一部分的含义 坐标控制：设定坐标系范围 自动根据要绘制曲线数据的范

8、围选择合适的坐标刻度，使得曲线能够尽可能清晰地显示出来。图形保持 ：在已存在的图形上再继续添加新的图形。图形窗口的分割：在一个图形窗口中绘制多个子图形绘制图形的辅助操作图形标注 图形标注函数的调用格式： title(图形名称) xlabel(x轴说明) ylabel(y轴说明) text(x,y,图形说明) 在x,y坐标处添加文字说明 legend(图例1,图例2,) 绘制图形的辅助操作图形标注例 t=0:0.1:10; y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,b-); x=1.7*pi;1.6*pi; y=-0.3;0.8; s=sin(t);cos(t);

9、 text(x,y,s); title(正弦和余弦曲线); legend(正弦,余弦); xlabel(时间t); ylabel(正弦、余弦); 绘制图形的辅助操作坐标控制无坐标控制 x=0:.01:pi/2; figure(1) plot(x,tan(x), -ro)坐标控制 调用格式为： axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) figure(2) plot(x,tan(x),-ro) axis(0, pi/2,0,5)绘制图形的辅助操作坐标控制axis函数常用的用法： axis equal 纵、横坐标轴采用等长刻度 axis square 产生正方形坐标系(

10、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 其他坐标控制函数 grid on/off：控制是否画网格线。 box on/off：控制是否加边框线。 figure(3); plot(x,tan(x),-ro) ; axis(0, pi/2,0,5) ; grid on; box on; 绘制图形的辅助操作图形保持命令格式 hold on/off： 控制是保持原有图形还是刷新原有图形。例 a=20 25 30; b=0.3 0.5 4; plot(a,b,-or) hold on c=0.4 3 7; plot(a,c,-*b) hol

11、d off 绘制图形的辅助操作图形窗口的分割函数格式： subplot(m,n,p) 将一个绘图窗口分割成 m*n 个子区域，并按行从左至右 ，由上至下 依次编号 。 p 表示第 p 个绘图子区域。 绘制图形的辅助操作图形窗口的分割例：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。 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);

12、 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) 特殊的二维图形函数二维图的形状备注bar(x,y)条形图x是横坐标，y是纵坐标fplot(y,a b)精确绘图y代表某个函数，a b表示需要精确绘图的范围polar(,r)极坐标图是角度，代表以为变量的函数st

13、airs(x,y)阶梯图x是横坐标，y是纵坐标stem(x,y)针状图x是横坐标，y是纵坐标fill(x,y,b)填充图x是横坐标，y是纵坐标, b代表颜色scatter(x,y,s,c)散点图s是圆圈标记点的面积，c是标记点颜色pie(x)饼图x为向量特殊的二维图形例 分别以条形图、填充图、阶梯图和针状图形式绘制曲线y=2e-0.5x。 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,

14、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); 特殊的二维图形例：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 。 pie(7,17,23,19,5); title(饼图); legend(优秀,良好,中等,及格,不及格); 对数坐标绘图有时变量变化范围非常大，如x轴从0.01到100，这时如果仍采

15、用plot绘图，就会失去局部可视性。因此应用对数坐标系来绘图。在对数坐标中可清晰地看到局部。 x轴对数 semilogx：x轴是log10，y是线性的 ， 等价于plot(log10(x),y) y轴对数 semilogy：y轴是log10，x是线性的， 等价于plot(x,log10(y) 双对数loglog；用log10-log10标度绘图 对数坐标绘图例：绘制y=10 x2的线性坐标图和三种对数坐标图。 x=0:0.1:10; y=10*x.*x; subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);grid on; subplot(2,2,2);semil

16、ogx(x,y);title(semilogx(x,y); grid on; subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title(semilogy(x,y); grid on; subplot(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);grid on; 极坐标绘图函数格式： polar(theta,rho, 选项) theta角度（弧度表示） rho极半径 选项：与plot函数相似 例：建立=sin(2)cos(2) 的极坐标图 theta=linspace(0,2*pi); rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); po

17、lar(theta,rho, g) title(Polar plot of sin(2*theta).*cos(2*theta)函数绘图常用的绘制函数f(x)的曲线方法 对采样点向量x 计算出f(x)的值向量y 再用plot(x,y)函数绘制。 plot 函数一般采用等间隔采样，对绘制高频率变化的函数不够精确 例如函数f( x )=cos(tan(x),x( 0,1) 范围是有无限个震荡周期，函数变化率大 函数绘图 fplot 函数可自适应的对函数进行采样，能更好反映函数的变化规律 函数绘图函数格式 fplot(fname,lims,tol,选项) fname：要绘制的函数， 可以是M文件名，

18、也可以是以x为变量的可计算字符串 。lims=XMIN XMAX YMIN YMAX： 限定x,y 轴上的绘图空间。对二元向量时限定x轴。 tol：相对允许误差，其默认值为2e-3 选项定义：与plot函数相同 函数绘图比较:plot与fplot subplot(2,1,1); x=0:0.1:2*pi; y=sin(x); plot(x,y) subplot(2,1,2); fplot(sin(x),0 2*pi,-+) 用fplot函数绘制f(x)=cos(tan(x)的曲线。 y=cos(tan(pi*x); fplot(y,-0.4,1.4,1e-4)三维绘图三维曲线图函数格式： pl

19、ot3(x1,y1,z1,选项1, x2,y2,z2,选项2, ) x,y,z是长度相同的向量：一条曲线 x,y,z是维数相同的矩阵：多条曲线例：三维螺旋线x=t, y=sin(t), z=cos(t), 0 t t=0:0.5:20; x=t; y=sin(t); z=cos(t); plot3(x,y,z,.) t=0:0.5:20; x=t; y=sin(t); z=cos(t); plot3(x,y,z,.-) 三维绘图三维曲线图 t=0:0.1:20; x=t; y=sin(t); z=cos(t); plot3(x,y,z,.-) t=0:0.1:20; x=t; y=sin(t)

20、; z=cos(t); plot3(x,y,z) 三维绘图三维曲面图三维曲面z=f(x,y) 绘制的一般步骤： 步骤一：确定向量x，y 步骤二：使用meshgrid生成网格矩阵 步骤三：计算函数z=f(x,y) 在各网格点上的值 步骤四：使用mesh等命令生成三维网格曲面图、使用surf等命令生成三维表面着色曲面图。 x=-8:0.5:8; y=-8:0.5:8; X,Y=meshgrid(x,y); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; mesh(X,Y,Z) 先画点 (x,y,z)，后连线，构成曲面网格图 三维绘图三维曲面图网格矩阵生成函数：meshgrid

21、X,Y= meshgrid(x,y) x, y 为给定的向量，X, Y 是网格划分后得到的网格矩阵 x=1:0.5:3; y=10:1:14; X,Y=meshgrid(x,y); 三维绘图三维网络曲面mesh(X,Y,Z,C) X,Y：网格坐标矩阵, Z ：网格点上的高度矩阵。 矩阵 C ：确定不同高度下的颜色范围， 省略时 C=Z，即颜色的设定正比于图形的高度mesh(Z) x, y 省略时，Z矩阵的列下标当做x轴坐标， Z矩阵的行下标当做y轴坐标 meshc 调用方式与 mesh 相同，在 mesh 基础上增加等高线 meshz 调用方式与 mesh 相同，在 mesh 基础上增加底座

22、三维绘图三维网络曲面例：绘制等高线 meshc X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshc(X,Y,Z) 例：绘制底座曲面 meshz X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshz(X,Y,Z) 三维绘图三维网络曲面三维绘图三维网络曲面a=8 时的曲面图形 x=-8:0.5:8; y=-8:0.5:8; X,Y=meshgrid(x,y); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; mesh(X,Y,Z)

23、 x 与 y 可以取不同的步长 三维绘图三维表面着色曲面函数： surf, surfc, surfl surf(X,Y,Z,C) 绘制由矩阵 X,Y,Z 所确定的着色的三维表面图，参数含义同 mesh。 surfc 调用方式与 surf 相同，在 surf 基础上增加等高线 surfl 调用方式与 surf 相同，在 surf 基础上增加光照效果三维绘图三维表面着色曲面例：表面着色的“墨西哥”帽子X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surf(X,Y,Z) 例：绘制等高线 surfc X,Y=meshgrid(-8:

24、0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surfc(X,Y,Z) 三维绘图三维表面着色曲面例：绘制具有光照效果的曲面surfl X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surfl(X,Y,Z) 三维绘图标准三维曲面 sphere(n) 专用于绘制单位球面,n决定了球的圆滑程度 sphere 只能画单位球面！ cylinder(R,n) 专用于绘制三维柱面 R 为半径；n为柱面圆周等分数 peaks（n） 生成的绘图数据矩阵作为参数可绘制 多峰函数曲面图，n表示矩阵的阶数 三维

25、绘图标准三维曲面sphere绘图 sphere 系统默认为 n=20 sphere(50)peaks绘图 x,y,z=peaks meshz(x,y,z)系统默认为 n=49 x,y,z=peaks(30) meshz(x,y,z)三维绘图二维图形中的条形图、饼图等也可以以三维图形的形式出现；用格式分别为(1) bar3(x,y)：在x 指定的位置绘制y 中元素的条形图；x 可省略，则y 的每一个元素对应一个条形。(2) stem3(x,y,z)：在x、y 指定的位置绘制数据z 的针状图，x,y,z 维数必须相同；x 和y 若可省略，则自动生成。(3) pie3(x) ：x 为向量，用x 中的数据绘制一个三维饼图。(4) fill3(x,y,z,c)：x,y,z 作为多边形的顶点，c 指定填充颜色。视角控制默认的三维视角为仰角30,方位角-37.5。默认的二维视角为仰角90,方位角0视角控制函数view(1) view(az,el)与 view(az,el)：设置视角的方位角和仰角分别为az 与el。(2) view(x,y,z)：将视点设为坐标(x,y,z)。(3) view(2)：设置为默认的二维视角，az=0,el=90。(4) view(3)：设置为默认的三维视角,az=-37.5,el=