科学计算语言Julia及MWORKS实践 课件 19-曲面图与特殊曲线图

三、计算数据可视化3.1线图3.2离散数据图与数据分布图3.3曲面图与特殊曲线图3.4

极坐标图3.5标签和注释3.6坐标区外观3.7颜色图和三维场景控制3.8面向自定义图形的对象设置功能与分类：

曲面图和曲线图是三维数据可视化的主要表现形式

特殊曲线图包括多边形、等高线图和向量场。3.3、曲面图与特殊曲线图填充二维多边形plt_fill填充多边形区域patch多边形曲面图surf网格图mesh三维曲面图fsurf三维网格图fmesh曲面图和曲线图二维等高线图contour填充二维等高线图contourf三维等高线图contour3添加等高线标签clabel等高线图fcontour等高线图罗盘图compass羽状图feather速度图quiver三维速度图quiver3流线图streamline向量场1.曲面图绘制函数surfsurf函数可用于绘制曲面图，曲面图是有实色面和实色边的三维图。X,Y=meshgrid2(1:0.5:10,1:20)Z=sin.(X)+cos.(Y)surf(X,Y,Z)绘图命令Syslab程序运行结果：3.3、曲面图与特殊曲线图例如，创建三个相同大小的矩阵，将它们绘制为一个曲面面。2.三维曲面图绘制函数fsurffsurf函数可绘制函数f表示的三维曲面图。funz=(x,y)->sin(x)+cos(y)fsurf(funz)绘图命令Syslab程序运行结果：3.3、曲面图与特殊曲线图例如，在默认区间-5<x<5和-5<y<5内绘制表达式sin(x)+cos(x)确定的曲面图。2.三维曲面图绘制函数fsurffsurf函数可绘制参数化曲面图。funr=(u,v)->2+sin(7.*u+5.*v)funx=(u,v)->funr(u,v).*cos(u).*sin(v)funy=(u,v)->funr(u,v).*sin(u).*sin(v)funz=(u,v)->funr(u,v).*cos(v)fsurf(funx,funy,funz,[0

2*pi

0

pi],meshdensity=186)绘图命令Syslab程序运行结果：3.3、曲面图与特殊曲线图例如，绘制如下参数化曲面图。3.网格图绘制函数meshmesh函数可绘制函数f表示的三维网格图和参数化曲面图。funz=(x,y)->sin(x)+cos(y)fmesh(funz)绘图命令Syslab程序运行结果：3.3、曲面图与特殊曲线图例如，在默认区间-5<x<5和-5<y<5内绘制表达式sin(x)+cos(x)确定的网格图。4.填充二维多边形plt_fillplt_fill函数可用于创建二维彩色多边形。t=(1/16:1/8:1)'*2*pi;x=cos.(t);y=sin.(t);plt_fill(x,y,"r")axis("square")绘图命令Syslab程序运行结果：3.3、曲面图与特殊曲线图例如，定义数据，使用plt_fill函数创建一个红色八边形。说明：plt_fill(x,y,“r”)中x和y用于确定多边形边上的点，并将这些点顺次连接，”r”用于填充颜色。5.填充多边形区域patchplt_fill函数可用于创建多维彩色多边形。mutablestructST

Vertices

Faces

FaceVertexCData

FaceColor

EdgeColor

LineWidthend绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，使用一个结构体创建两个多边形。S=ST(nothing,nothing,nothing,nothing,nothing,nothing)S.Vertices=[2

4;2

8;8

4;5

0;5

2;8

0];S.Faces=[1

2

3;4

5

6];S.FaceVertexCData=[0;1];S.FaceColor="flat";S.EdgeColor="red";S.LineWidth=2;patch(S)6.等高线图绘制函数contourcontour函数用于创建二维等高线图。X,Y,Z=peaks()contour(Z);绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，将矩阵Z定义为peaks函数的采样值，然后绘制Z矩阵的等高线图。6.等高线图绘制函数contourcontour函数用于创建指定等高线数量的二维等高线图。X,Y,Z=peaks()contour(X,Y,Z,20)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，将矩阵Z定义为peaks函数的采样值，绘制Z矩阵的等高线图，等高线数量为20条。7.填充二维等高线图绘制函数contourfcontourf函数用于创建二维等高线图，并填充等高线之间的区域。X,Y,Z=peaks();contourf(Z)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，将矩阵Z定义为peaks函数的采样值，绘制Z矩阵的填充等高线图。8.三维等高线图绘制函数contour3contour3函数用于创建三维等高线图。X,Y=meshgrid2(-5:0.25:5,-5:0.25:5);Z=X.^2+Y.^2;contour3(Z)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，将Z定义为两个变量X和Y的函数，绘制Z的三维等高线图。9.为等高线图添加标签clabelclabel函数用于为等高线图添加标签。x,y,z=peaks();c=contour(x,y,z,cmap="parula");clabel(c)添加标签命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，创建一个等高线图并获取等高线对象c，然后为等高线图添加标签。10.等高线图绘制函数fcontourfcontour函数用于绘制函数f描述的等高线图。f=(x,y)->sin(x)+cos(y)fcontour(f)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，在-5<x<5和-5<y<5的默认区间绘制f(x,y)=sin(x)+cos(x)的等高线图。11.罗盘图绘制函数compasscompass函数可绘制以原点为起点的多个箭头，称为罗盘图。M=randn(20,20)Z=eigvals(M)c=compass(Z)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，创建一个由随机矩阵的特征值构成的罗盘图。12.羽状图绘制函数featherfeather函数可绘制以x轴上各点为起点的多个箭头，称为羽状图。t=(-pi/2):(pi/8):(pi/2)u=10*sin.(t);v=10*cos.(t);feather(u,v)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，创建羽状图，第n个箭头以x轴上的n为起点。13.速度图绘制函数quiverquiver函数可在指定位置出绘制箭头，形成速度图。x,y=meshgrid2(0:0.2:2,0:0.2:2);u=cos.(x).*y;v=sin.(x).*y;q=quiver(x,y,u,v)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，使用quiver在X和Y指定的每个数据点处显示箭头，箭头方向由U和V中的相应值表示。14.三维速度图绘制函数quiver3quiver3函数可在指定位置出绘制箭头，形成三维速度图。usingTyPlotpkg_dir=pkgdir(TyPlot)source_path=pkg_dir*"/examples/quiver3/0-data.jl"include(source_path)x=-3:0.5:3;y=-3:0.5:3;X,Y=meshgrid2(x,y);Z=Y.^2-X.^2;quiver3(Z,U,V,W,length=1.5)plt_view(-35,45)绘图命令Syslab程序运行结果3.3、曲面图与特殊曲线图例如，使用quiver在X和Y指定的每个数据点处显示箭头，箭头方向由U和V中的相应值表示。15.流线图绘制函数streamlinestreamline函数可绘制流线图。x,y=meshgrid2(0:0.1:1,0:0.1:1);u=x;v=-