第六讲-数据和函数的可视化

第六章

数据和函数的可视化

第五章数据和函数的可视化一、二维图形

（一）、基本绘图命令

plot1、只有一个输入变量plot(x)(1)x为实向量，其维数为m，则plot(x)等价于plot（t,x）,t=1:m;(2)x为实矩阵，则把x按列分解为几个列向量，若x的行数为n，则plot(x)等价于

plot(t,x),t=[1;2;…;n];(3)x为复数，则plot(x)等价于

plot(real(x),imag(x));2、有两个输入变量plot(x，y)3、有多个输入变量

plot(x1，y1，x2，y2，…)例：绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和y2=2e-0.5xcos(πx)。

>>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);>>plot(x,y1,x,y2);4、具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2)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)。

>>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);

plotyy(x1,y1,x2,y2)（二）、曲线的色彩、线型和数据点形

蓝色点划线？b-.

黄色虚线并用菱形符标记数据点？

y:d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(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…,xn,yn,选项n)例：用不同线型和颜色绘制正弦曲线和余弦曲线>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')（三）、设置坐标轴和文字标注设定坐标轴

axis([xminxmaxyminymax])

例：axis([-2205])axisequal横、纵轴坐标采用等长刻度

axissquare将当前图形设置为方形

axisoff取消坐标轴的标记、标志

axison显示坐标轴的标记、标志

axisauto自动缺省状态axis([02*pi-11]);2.分格线和坐标框

gridon%打开分格线控制%开关，以后绘制的图形都带%有分格线；

gridoff%关闭分格线控制%开关，以后绘制的图形都不带%分格线；

boxon%使当前坐标框呈封闭形式boxoff%使当前坐标框呈开启形式

3．文字标注(1)、给图形加标题

title('文本')

（2）添加坐标轴名

xlabel('文本')

ylabel('文本')

（3）添加图例

legend(string1,string2,string3,...,Pos)按顺序把字符串添加到相应的曲线线型符号之后

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')>>legend('sin(x)','cos(x)')（4）添加文字注释

text(X,Y,'添加文本');

在图形（X,Y）坐标处书写字符注释>>X=[1.7*pi;1.5*pi];

>>Y=[-0.3;0.7];>>s=['sin(x)';'cos(x)'];>>text(X,Y,s)

（四）、多图形绘制1．同一窗口多次重绘

holdon

使当前轴及图形保持而不被刷新，准备接受此后将绘制的新曲线；holdoff

使当前轴及图形不再具备被刷新的性质；

x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')

figure;

plot(x,y1,‘r-.');holdon;%设置图形保持状态

plot(x,y2,'b:o');holdoff

2．多个图形窗口

figure(n)

每执行一次figure命令，就创建一个新的图形窗口，该窗口自动为活动窗口n为窗口的顺序号

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>y3=tan(x);>>plot(x,y1);>>figure(2);%创建新窗口，句柄为2>>plot(x,y2);>>figure(3);%创建新窗口，句柄为3>>plot(x,y3);>>delete(2)3.单窗口多曲线分图绘图subplot——子图分割命令调用格式：

subplot(m,n,p)——按从左至右，从上至下排列行列绘图序号二、其他二维图形（一）、其他坐标系下的二维数据曲线图1．对数坐标图形

semilogx(x1,y1,x2,y2,…)

函数semilogx横坐标为对数坐标

semilogy(x1,y1,x2,y2,…)

函数semilogy纵坐标为对数坐标

loglog(x1,y1,x2,y2,…)

函数loglog横、纵坐标均为对数坐标。2．极坐标图

polar(theta,rho)

例：绘制y=cos(4t)的极坐标图，并标记数据点。>>t=0:0.01*pi:4*pi;>>y=cos(4*t);>>polar(t,y,'-*');（二）、二维统计分析图

bar(x,y)

绘制条形图形

stairs(x,y)

绘制阶梯图形

stem(x,y)绘制针头图

fill(x,y,’c’)

绘制并填充二维多边图形例：分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线y=2sin(x)x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,'g');title('bar(x,y,''g'')');subplot(2,2,2);stairs(x,y,'b');title('stairs(x,y,''b'')');subplot(2,2,3);stem(x,y,'k');title('stem(x,y,''k'')');subplot(2,2,4);fill(x,y,'m');title('fill(x,y,''m'')');饼图又叫扇形图，用于显示向量中元素所占向量元素总和的百分比pie(X)：向量X的饼图。把X的每一个元素在所有元素总和中占的比例表达出来；例：某企业全年各季度的产值(单位：万元)分别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统计分析。>>pie([2347,1827,2043,3025]);>>legend('一季度','二季度','三季度','四季度');>>title(‘各季度产值');x=[1234567];y=[0001000];

pie(x,y)三、三维立体图形（一）、三维曲线图plot3(X1,Y1,Z1,s1,X2,Y2,Z2,s2,…)或plot3(X,Y,Z,s)

Xn、Yn、Zn：第一到三维数据，是尺寸相等的向量/矩阵；s、s1、s2：是字符串，用来设置线型、颜色、数据点标记。X、Y、Z是向量时，绘制以向量X、Y、Z的元素为x、y、z坐标的三维曲线。X、Y、Z是矩阵时，以X、Y、Z对应列元素为x、y、z坐标分别绘制曲线。例：x=0:pi/100:10*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=x.*sin(x).*cos(x);plot3(y1,y2,y3,'r:d');grid（二）、三维网线图和曲面图1.三维网线图和曲面图作图要领：生成坐标——[X,Y]=meshgrid(x,y)

表达式点运算——Z=f(X,Y)mesh(X,Y,Z)surf(X,Y,Z)

例：绘制三维网线图和曲面图z=sin(x+sin(y))-x/10。>>x=0:0.25:4*pi;>>y=x;>>[X,Y]=meshgrid(x,y);>>Z=sin(X+sin(Y))-X/10;>>mesh(X,Y,Z)>>surf(X,Y,Z)网线图：线条有颜色，空挡是无色的曲面图：线条是黑色的，空挡有颜色（把线条之间的空挡填充颜色，沿z轴按每一网格变化）meshc(X,Y,Z)带等高线的三维网格曲面函数meshz(X,Y,Z)带底座的三维网格曲面函数2．特殊的三维图形

a.球面图

[X,Y,Z]=sphere(N)

产生一个（N+1）×（N+1）的矩阵，N为设置分割线的条数，缺省值N=20

surf(X,Y,Z)

绘制单位球面b.matlab自动生成的三维测试图形

>>[x,y,z]=peaks;peaks函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示>>surf(x,y,z);c.三维柱面

[X,Y,Z]=cylinder(R,N)R：是一描述柱面母线的向量；N：是旋转柱面上的分割线条数，柱面圆周等分数；t=pi:0.1*pi:3*pi;r=sin(t)+t;[x,y,z]=cylinder(r,20);surf(x,y,z);（三）、图形效果修饰1、透视与消隐——用于网线图2、裁剪修饰——用于网线图、曲面图3、视角修饰——观察不同角度的三维视图

view([az,el])

通过方位角az和俯视角el设置观察图形的视点。缺省值为：透视与消隐p=peaks(30);mesh(p)；hiddenonp=peaks(30);mesh(p);hiddenoff例：观察不同视角的波峰图形z=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);subplot(2,2,2);mesh(z);view(-15,60);subplot(2,2,3);mesh(z);view(-90,0);subplot(2,2,4);mesh(z);view(-7,-10);四、动画设计

如果将Matlab产生的多幅图形保存起来，并利用系统提供的函数进行播放，就可产生动画效果。

getframe函数

getframe函数可截取一幅画面信息(称为动画中的一帧)，每一幅画面信息形成一个很大的列向量。显然，保存n幅图画就需一个大矩阵。格式：m=getframe

moviein函数

moviein(n)函数用来建立一个足够大的n列矩阵。该矩阵用来保存n幅画面的数据，以备播放。为什么要建立一个足够大的矩阵？是为了提高程序运行速度。movie函数movie(m,n)函数播放由矩阵m所定义的画面n次

动画生成的步骤：a.创建帧矩阵—————movieinb.对动画中的每一帧生成图形，并把它们放到帧矩阵中————getframec.从帧矩阵中回放动画—————movie例:绘制peaks函数曲面并且将它绕z轴旋转[X,Y,Z]=peaks(30);surf(X,Y,Z)m=moviein(20);%建立一个20列大矩阵fori=1:20view(-37.5+24*(i-1),30)%改变视点

m(:,i)=getframe;%将图形保存到m矩阵endmovie(m,2);%播放画面2次五、图形句柄1、句柄句柄图形（HandleGraphics）是一种面向对象（Object-Oriented）的绘图系统概念一幅图的每一个组成部分都是一个对象（Object）

窗口对象线对象轴对象面对象轴对象像对象块对象线对象文字对象MATLAB在创建每一个图形对象时，都为该对象分配唯一的一个值，称其为图形对象句柄(Handle)。句柄（Handle）是分配给每一个对象的数字标识（Identifier），不同对象的句柄不可能重复和混淆。每台计算机的根对象是根屏幕（Root），其句柄总是数字0；而图形窗口（Figure）的句柄总是正整数，用它来标识图形窗的序号。获取图形对象句柄的函数：gcf：当前窗口对象的句柄GetCurrentFiguregca：当前轴对象的句柄GetCurrentAxes为便于识别，用大写字母开头的变量表示句柄>>H=gcf;

将当前窗口对象的句柄返回H>>H1=gca;

将当