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  • Matlab绘图模板

    千次阅读 2019-04-11 21:19:49
    Matlab绘图高级部分【转】 http://www.cnblogs.com/jeromeblog/p/3396494.html 你好! 这是你第一次使用 Markdown编辑器 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章,了解一下...

    1.matlab官网提供的绘图模板

    代码也均可在官网找到。
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    2.gramm工具箱

    matlab画图的锯齿风再次被某长江大佬嫌弃了,这里推荐一款类似ggplot2的MATLAB工具箱,gramm工具箱【1】下载地址
    这里不一一的列举图片效果了,简单看下可视化效果。
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    3 PlotHub

    类origin的matlab神器

    参考文献

    【1】Morel P . Gramm: grammar of graphics plotting in Matlab[J]. The Journal of Open Source Software, 2018, 3(23):568.
    【2】gramm代码改进

    展开全文
  • 经常用到matlab画图功能,最常用的是plot,其他一些图每次用到都要重新百度查询,这里做一个总结,方便查看。 1.plot plot(x,y)可以直接画线,散点图,其中x,y为长度相同的向量; plot(x,y,'bo-'),实线,蓝色...

    经常用到matlab的画图功能,最常用的是plot,其他一些图每次用到都要重新百度查询,这里做一个总结,方便查看。

    1.plot

    plot(x,y)可以直接画线,散点图,其中x,y为长度相同的向量;

    plot(x,y,'bo-'),实线,蓝色,点的标记为“o”;

    plot(x,y,'bo'),散点,蓝色,点的标记为“o”;

    2.scatter

    scatter(x,y),标记为蓝色圆圈的散点图;

    scatter(X,Y,S)S确定每个标记的面积。 S可以是与X和Y相同长度的矢量或标量。如果S为空,则使用默认大小,如果S是标量,则MATLAB绘制所有标记的大小相同。如果S是矢量,则分别对应为X、Y所确定圆的大小; 

    scatter(X,Y,S,C)C确定每个标记的颜色。当C是与X和Y相同长度的向量时,C中的值被线性映射到当前色彩映射中的颜色。当C是1×3矩阵时,它将标记的颜色指定为RGB值。 

    3.line

    line([x1 x2],[y1 y2])画直线,x1、x2分别为起点、终点的横坐标,y1、y2分别为起点、终点的纵坐标;

     

    除此之外的一些图像修饰

    1. 添加标题:

    title('标题')

    2. 添加图例

    legend('图例1','图例2')

    3.添加标签

    xlabel('x轴标签')

    ylabel('y轴标签')

    4.添加文字描述

    text([x,y],'文字描述')在指定位置(x,y)添加描述

    5.颜色和线条

               b    blue   蓝              .     point               -     solid
               g    green  绿            o     circle              :     dotted
               r    red    红                x     x-mark            -.    dashdot 
               c    cyan   青             +     plus                --    dashed   
               m    magenta 品红   *     star             
               y    yellow 黄            s     square
               k    black  黑             d     diamond
               w    white  白            v     triangle (down)
                                                 ^     triangle (up)
                                                 <     triangle (left)
                                                 >     triangle (right)
                                                 p     pentagram 五角星
                                                 h     hexagram  六角星

     

    一张图上多条线用hold on

    一张图上多个子图用subplot

    subplot(2,2,1);plot(x,y)

    两行两列的子图,第一个位置plot画图
     

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  • Matlab画图功能复习

    2020-10-14 12:39:20
    1、使用matlab绘图函数,绘制好图形以后,为了丰富图形的内涵,还必须对图形添加标题、坐标轴标签、文字说明、图例、辅助线、指示线等。详情见下: 2、视角与色彩控制 1)、视角控制 2)、色彩控制 ...

    一、知识点

    1、使用matlab绘图函数,绘制好图形以后,为了丰富图形的内涵,还必须对图形添加标题、坐标轴标签、文字说明、图例、辅助线、指示线等。详情见下:

     

    2、视角与色彩控制

    1)、视角控制

     

    2)、色彩控制

     

    二、实例演练

    1、

     

     

    2、

    1)绘制默认视角下的带有缺口的衰减正弦波

    2)将1)中图形的视角改变为10.5°和30°【提示:使用view命令】

     

    三、总结思考

    1、本章有大量的图形编辑和设置函数,是MATLAB的一个重点。要不断回顾,复习。

    2、MATLAB较C++的不同点是:MATLAB更方便一些,这在声明变量和引用函数时有很大的体现。

     

     

     

     

     

    展开全文
  • c++ 调用matlab画图

    2017-01-11 14:03:14
    mfc 调用matlab 画图,(matlab版本是7.0).封装成类了 配置方法参考 http://blog.csdn.net/woqunokia/article/details/53927702
  • MatlabMATLAB绘图

    万次阅读 多人点赞 2018-06-29 17:18:39
    专题四 MATLAB绘图 绘图的目的是使数据可视化。 一 二维曲线 1. 函数plot() 在MATLAB中,函数plot()是最基本的绘图函数,利用它可以绘制出不同的二维曲线。函数plot()的基本用法: plot(x, y) % 其中,x和y...

    专题四    MATLAB绘图

            绘图的目的是使数据可视化。

    一    二维曲线

    1. 函数plot()

    在MATLAB中,函数plot()是最基本的绘图函数,利用它可以绘制出不同的二维曲线。函数plot()的基本用法:

    plot(x, y)   %  其中,x和y分别用于存储x坐标和y坐标数据,通常x和y是长度相等的向量

    举例:绘制一条折线

    向量x的第一个元素和向量y的第一个元素构成了第一个点的坐标,向量x的第二个元素和向量y的第二个元素构成了第二个点的坐标,以此类推。

    2. 最简单的plot函数调用格式

    plot(x)    

    • 当x是一个实向量时,以x元素的下标为横坐标,以x元素的值为纵坐标,绘制一条曲线。

    举例。

    • 当函数plot()的参数x是复数向量时,则分别以该向量元素的实部和虚部为横、纵坐标绘制出一条曲线。

    举例。

    3. 函数plot(x,y)参数的变化形式

    通常情况下,x和y是长度相等的向量,但是会存在以下一些变化形式:

    1. 当x是向量,y是矩阵时,向量x的长度与矩阵y的行数或者列数必须相等

    • 如果矩阵y的列数等于x的长度,则以向量x为横坐标,以y的每个行向量为纵坐标绘制曲线,曲线的条数等于y的行数。
    • 如果矩阵y的行数等于x的长度,则以向量x为横坐标,以y的每个列向量为纵坐标绘制曲线,曲线的条数等于y的列数。

    2. 当x,y是同型矩阵时,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。

    4. 含多个输入参数的plot函数

    plot(x1, y1, x2, y2, ..., xn, yn),其中,每一向量对构成一组数据点的横、纵坐标绘制一条曲线,有多少向量对就绘制多少条曲线。

    clear; clc; 
    t1 = linspace(0, 2*pi, 10); 
    t2 = linspace(0, 2*pi, 20); 
    t3 = linspace(0, 2*pi, 100); 
    plot(t1, sin(t1), t2, sin(t2)+1, t3, sin(t3)+2);

    5. 含选项的plot函数

    plot(x, y, 选项)   % 选项包括线型、颜色、数据点标记等

    线型选项有:-(实线):(虚线)-.(点画线)--(双画线)。当线型选项省略时,默认采用实线

    颜色选项有:r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)、w(白色)、k(黑色)等。

    数据点标记选项有:*(星号)、o(圆圈)、s(方块)、p(五角星)、^(朝上的三角符号)等。当数据点标记选项省略时,默认无数据点标记符号。

    6. 函数fplot()

    基本用法: fplot(f, lims, 选项)

    其中,f代表一个函数,通常采用函数句柄的形式。lims为x轴的取值范围,用二元行向量[xmin, xmax]描述,默认值为[-5, 5]。选项定义与plot函数相同。

    举例:采用fplot函数绘制sin(1/x)的图形。

    fplot(@(x)sin(1./x), [0, 0.2], 'b'); 

    双输入函数参数的用法:fplot(funx, funy, tlims, 选项)

    其中,funx, funy表示函数,通常采用函数句柄的形式。tlims为参数函数funx, funy的自变量的取值范围,用二元行向量[tmin, tmax]描述,默认值为[-5, 5]。选项定义与plot函数相同。

    举例:已知螺旋线的参数方程,绘制曲线。(x = t*sint, y = t*cost)

    fplot(@(t)t*sin(t), @(t)t*cos(t), [0, 10*pi], 'b');

    ------------------------------------------------------------------------------

    二    绘制图形的辅助操作

            常用的辅助操作有:添加图形标注函数,坐标控制,图形保持,图形窗口的分割等。

    1. 添加图形标注函数

    • title(图形标题)   % 图形标题需要用字符表示
    • xlabel(x轴说明)
    • ylabel(y轴说明)
    • text(x, y, 图形说明)   % 在指定位置给图形添加说明
    • legend(图例1,图例2,…)

    1.1 title函数

    title函数的基本用法是: title(图形标题)

    例如:title('y=sinx'),title({'matlab', 'y=sinx'})(当标题需要多行显示时,采用这种写法。用大括号括起来,标题的每行之间用逗号分隔)

    clear; clc; 
    x = linspace(0, 2*pi, 100); 
    y = sin(x); 
    plot(x, y, 'b'); 
    title({'this is a figure','and it''s', 'y=sin(x)'}); 


    title函数中的图形标题文字除了可以使用标准的ASCII字符外,还可以使用LaTex格式控制符。如下所示:

    其中,\bf表示加粗,此外还有\it表示斜体,\rm表示正体。它们都是对其后的所有字符串起作用。

    含属性设置的title函数

    title(图形标题,属性名,属性值)

    这里的属性名有:Color属性和FontSize属性。Color属性的设置参考plot函数,默认为黑色。FontSize属性,默认的字号为11。

    1.2 xlabel函数和ylabel函数

    调用格式:

    • xlabel(x轴说明)
    • ylabel(y轴说明)

    举例说明。

    close; clear; clc; 
    x = -2*pi : 0.05 : 2*pi; 
    y = sin(x); 
    plot(x,y, 'b'); 
    title('y=sin(x)');
    xlabel('-2\pi\leqx\leq2\pi'); % 这里的\pi表示π,\leq表示≤

    1.3 text函数和gtext函数

    调用格式如下:

    • text(x,y,说明)   % x, y用于设置文本出现的位置
    • gtext(说明)   % 用鼠标在figure中自定义地放置标注

    举例说明。

    close; clear; clc; 
    x = -2*pi : 0.05 : 2*pi; 
    y = sin(x); 
    plot(x,y, 'b'); 
    title('y=sin(x)');
    xlabel('-2\pi\leqx\leq2\pi'); % 这里的\pi表示π,\leq表示≤
    text(-2*pi, 0, '-2{\pi}');  % 将-2π放置在(-2π,0)的位置处
    text(3, 0.28, '\leftarrow sin(x)'); % 在(3,0.28)处用←sin(x)标注,其中\leftarrow表示左箭头

    1.4  legend函数

    调用格式:

    • legend(图例1,图例2,…)

    举例:绘制不同频率的正弦函数并用图例标注曲线。

    close; clear; clc; 
    x = linspace(0, 2*pi, 100); 
    plot(x, [sin(x); sin(2*x); sin(3*x)]); 
    legend('sin(x)', 'sin(2*x)', 'sin(3*x)'); 

    2. 坐标控制

    2.1  axis函数

    调用格式: axis([xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax])   % 设置x, y, z轴的坐标范围

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    axis([-2, 2, -3, 3]); 

    axis函数的其他用法:

    • axis equal:纵、横坐标轴采用等长刻度
    • axis square:产生正方形坐标系(系统默认的是矩形坐标系)
    • axis auto:使用坐标轴的默认设置
    • axis off:不显示坐标轴
    • axis on:显示坐标轴

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    x = [0,1,1,0,0];
    y = [0,0,1,1,0]; 
    plot(x, y); 
    axis([-0.1, 1.1, -0.1, 1.1]); 
    axis equal; 

    2.2 给坐标系加网格和边框

    • grid on:显示网格线
    • grid off:不显示网格线
    • grid:用于在上述两种状态之间进行切换。(比如先是没有网格线,加上语句grid后,会显示网格线,再加一个语句grid后,网格线又不显示了)
    • box on:给坐标系加边框
    • box off:曲线坐标系的边框
    • box:用于在上述两种状态之间进行切换。(与grid的用法相同)

    举个例子:绘制sin(x), sin(2x), sin(x/2)的函数曲线并添加图形标注。

    close; clear; clc; 
    x = linspace(0, 2*pi, 100); 
    y = [sin(x); sin(2*x); sin(x/2)]; 
    plot(x, y); 
    axis([0, 7, -1.2, 1.2]); 
    title('不同频率正弦函数曲线'); 
    xlabel('Variable X');
    ylabel('Variable Y'); 
    text(2.5, sin(2.5), 'sin(x)');
    text(1.5, sin(2*1.5), 'sin(2*x)'); 
    text(5.5, sin(5.5/2), 'sin(x/2)'); 
    legend('sin(x)', 'sin(2*x)', 'sin(x/2)'); 
    grid on; 
    box on; 

    2.3 图形保持

    • hold on:保持原有的图形(后续操作在该图形上进行)
    • hold off:刷新图形窗口
    • hold:在上述两种状态之间切换

    举个例子:用图形保持功能绘制两个同心圆。

    close; clear; clc; 
    t = linspace(0, 2*pi, 100); 
    x = sin(t); 
    y = cos(t); 
    plot(x, y, 'b'); 
    hold on; 
    plot(2*x, 2*y, 'r'); 
    axis([-2.2, 2.2, -2.2, 2.2]);
    axis equal; 
    grid on; 

    2.4  图形窗口的分割

    • 子图:同一图形窗口中不同坐标系下的图形称为子图。
    • subplot函数

    调用格式: subplot(m, n, p)

    其中,m和n指定将图形窗口分成m×n个绘图区,p指定当前活动区。

    举个例子:灵活地使用图形窗口。

    close; clear; clc; 
    x = linspace(0, 2*pi, 60); 
    subplot(2, 2, 1); 
    plot(x, sin(x)-1); 
    title('sin(x)-1'); 
    axis([0, 2*pi, -2, 0]); 
    subplot(2, 1, 2);  % 注意这里
    plot(x, cos(x)+1); 
    title('cos(x)+1');
    axis([0, 2*pi, 0, 2]); 
    subplot(4, 4, 3); % 注意这里
    plot(x, tan(x)); 
    title('tan(x)'); 
    axis([0, 2*pi, -40, 40]); 
    subplot(4, 4, 8); % 注意这里
    plot(x, cot(x)); 
    title('cot(x)'); 
    axis([0, 2*pi, -35, 35]); 

    ------------------------------------------------------------------------------

    三    其他形式的二维曲线

    1. 其他坐标系下的二维曲线图

    1.1 对数坐标图

    • semilogx(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ...)  % 半对数坐标函数, x轴为常用对数刻度,而y轴保持常用线性刻度
    • semilogy(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ...)    %  半对数坐标函数,y轴为常用对数刻度,而x轴保持常用线性刻度
    • loglog(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ...)    % 全对数坐标函数,x轴和y轴均采用常用对数刻度

    上述3个函数中,选项的定义与plot函数一致,所不同的是坐标轴的表示。3个函数的调用方法与plot函数相同。

    举个例子:绘制1/x的直角线性坐标图和三种对数坐标图。

    close; clear; clc; 
    x = 0 : 0.1 : 10;
    y = 1 ./ x; 
    subplot(2, 2, 1); 
    plot(x, y); 
    title('plot(x, y)'); 
    subplot(2, 2, 2); 
    semilogx(x, y); 
    title('semilogx(x, y)'); 
    subplot(2, 2, 3); 
    semilogy(x, y); 
    title('semilogy(x, y)'); 
    subplot(2, 2, 4); 
    loglog(x, y); 
    title('loglog(x, y)');

    1.2 极坐标图

    调用格式: polar(theta, rho, 选项)

    其中,theta为极角,rho为极径,选项的内容与plot函数相同。

    举个例子:按极坐标方程ρ=1-sinθ绘制心形曲线。

    close; clear; clc; 
    t = 0 : pi/100 : 2*pi; 
    rho = 1 - sin(t); 
    subplot(1, 2, 1); 
    polar(t, rho); 
    subplot(1, 2, 2); 
    t1 = t - pi/2; 
    rho1 = 1 - sin(t1); 
    polar(t, rho1); 

    2. 统计图

    2.1 条形类图形

    2.1.1 条形图

    条形图的绘制函数有:bar函数绘制垂直条形图,barh函数绘制水平条形图。它们的调用格式相同。

    以bar函数为例,其调用格式为: bar(y, style),其中参数y为数据,选项style用于指定分组排列模式。

    • 若y是一个向量,则以每个元素的值作为每个矩形条的高度,以对应元素的下标作为横坐标。若y为矩阵,则以y的每一行元素组成一组,用矩阵的行号作为横坐标,分组绘制矩形条。举个例子:y是一个5阶魔方阵,绘制其矩形条。
    close; clear; clc; 
    A = magic(5);
    bar(A);

    选项style用于指定分组排列模式。有“grouped”(簇状分组)、“stacked”(堆积分组)两种取值。默认值是"grouped"。举个例子:绘制分组条形图。

    close; clear; clc; 
    y = [1, 2, 3, 4, 5; 1, 2, 1, 2, 1; 5, 4, 3, 2, 1];
    subplot(1, 2, 1); 
    bar(y); 
    title('grouped'); 
    subplot(1, 2, 2); 
    bar(y, 'stacked'); 
    title('stacked'); 

    此外,bar函数的调用格式还有bar(x, y, style),其中,x存储横坐标,y存储数据。x是一个向量,y是一个矩阵,向量x的长度要与矩阵y的行数相同。

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    x = [2016, 2017, 2018];
    y = [68, 80, 115, 98, 102; 75, 88, 102, 99, 110; 81, 86, 125, 105, 115]; 
    bar(x, y);
    title('Group'); 

    2.1.2 直方图

    绘制直方图的函数有两个:hist函数和rose函数。hist函数用于绘制直角坐标系下的直方图,rose函数用于绘制极坐标系下的直方图。

    hist函数

    调用格式:

    • hist(y)
    • hist(y, x)

    通常,参数y是一个向量,绘图时将y中最小值和最大值之间的数值区间等分,并统计落在每个区间上元素的个数,然后以元素个数为高度,绘制条形图。当hist函数有两个输入参数时,第二个参数x用于指定区间的划分方式。当省略参数x时,默认采用10个等分区间。

    close; clear; clc; 
    y = rand(500, 1); 
    subplot(121); 
    hist(y); 
    subplot(122); 
    hist(y, 25); 

    rose函数

    调用格式: rose(theta, x)

    其中,参数theta是一个向量,用于确定每一区间与原点的角度(以弧度表示),选项x用于指定区间的划分方式。

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    m = randn(500, 1); 
    theta = m * pi; 
    rose(theta);  % 默认为20个等分区间
    title('在极坐标系下的直方图'); 

    2.2 面积类图形

    2.2.1 扇形图

    扇形图又称为饼图,采用函数pie(),其调用格式为:pie(x, explode),其中,参数x存储待统计数据,选项explode控制图块的显示模式。

    举例:某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别是5, 17, 23, 9, 4,采用扇形图做成绩统计分析。

    close; clear; clc; 
    number = [5, 17, 23, 9, 4];
    explode = [0, 0, 0, 0, 1]; 
    pie(number, explode); % 从12点钟方向逆时针画图
    legend('优秀', '良好', '中等', '及格', '不及格', 'location', 'eastoutside'); % location和eastoutside用于指定图例的位置

    2.2.2 面积图

    采用函数area()。课程中未做介绍,用时再查了。

    2.3 散点类图形

    散点类图形常用于实验数据的表示,比较实验数据和理论值之间的差异。

    • scatter函数:散点图
    • stairs函数:阶梯图
    • stem函数:杆图

    三个函数的用法与plot函数相似。以scatter函数为例,说明这类函数的用法。

    scatter函数

    调用格式: scatter(x, y, 选项, 'filled'),参数x,y通常为同等长度的向量,用于定位数据点,选项的设置与plot函数相同,用于指定线型、颜色、数据点标记。如果数据点标记是圆圈,方块等,可以用filled填充数据点标记。省略filled时,数据点标记是空心的。

    举个例子:以散点图形式绘制桃心曲线。

    close; clear; clc; 
    t = 0 : pi/50 : 2*pi; 
    x = 16 * sin(t).^3; 
    y = 13*cos(t) - 5*cos(2*t) - 2*cos(3*t) - cos(4*t);
    scatter(x, y, 'rd', 'filled'); % rd表示红色菱形,filled表示填充该菱形

    2.4 矢量类图形

    • compass函数:罗盘图
    • feather函数:羽毛图
    • quiver函数:箭头图

    三个函数的用法与plot函数相似。常用quiver函数绘制矢量场,如磁力线等。箭头方向表示矢量方向,箭头长短表示矢量大小。

    以quiver函数为例,说明矢量类图形的绘制方法。quiver函数的调用格式为:

    quiver(x, y, u, v),其中,(x,y)指定矢量的起点,(u,v)指定矢量的终点。x, y, u, v是同长度的向量或者同型的矩阵。若省略x, y,则在xy平面上均匀地取若干个点作为矢量的起点。

    举个例子:已知向量A,B,求A+B,并用矢量图表示。

    close; clear; clc; 
    A = [4, 5];
    B = [-10, 0]; 
    C = A + B; 
    hold on; 
    quiver(0, 0, A(1), A(2)); 
    quiver(0, 0, B(1), B(2)); 
    quiver(0, 0, C(1), C(2)); 
    text(A(1), A(2), 'A'); 
    text(B(1), B(2), 'B'); 
    text(C(1), C(2), 'C'); 
    axis([-12, 6, -1, 6]); 
    grid on; 

    ------------------------------------------------------------------------------

    四    三维曲线

    最基本的三维曲线绘制函数是plot3函数。此外还有fplot3函数。

    4.1 plot3函数

    基本用法:plot3(x, y, z),其中,参数x, y, z组成一组曲线的空间坐标。通常x, y, z是长度相同的向量。

    举个例子:绘制一条空间折线。

    close; clear; clc; 
    x = [0.2, 1.8, 2.5]; 
    y = [1.3, 2.8, 1.1]; 
    z = [0.4, 1.2, 1.6];
    plot3(x, y, z); 
    grid on; 
    axis([0, 3, 1, 3, 0, 2]);

    再举个例子:绘制螺旋线。

    close; clear; clc; 
    t = linspace(0, 10*pi, 200); 
    x = sin(t) + t.*cos(t); 
    y = cos(t) - t.*sin(t); 
    z = t; 
    subplot(121); 
    plot3(x, y, z); 
    grid on; 
    subplot(122); 
    plot3(x(1:4:200), y(1:4:200), z(1:4:200)); 
    grid on; 

    plot3 函数参数的变化形式

    通常情况下,plot3函数的参数x,y,z是等长的向量,但也会存在一些变化形式,如下:

    • 参数x,y,z是同型矩阵时,则以矩阵x,y,z对应的列元素绘制空间曲线,曲线条数等于矩阵的列数。
    • 参数x,y,z中有向量,也有矩阵时,向量的长度应与矩阵相符,也就是说行向量的长度应与矩阵的列数相同,列向量的长度应与矩阵的行数相同。

    举个例子:在空间不同位置绘制5条正弦曲线。

    close; clear; clc; 
    t = 0 : 0.01 : 2*pi; 
    t = t'; 
    x = [t, t, t, t, t];
    y = [sin(t), sin(t)+1, sin(t)+2,  sin(t)+3,  sin(t)+4]; 
    z = [t, t, t, t, t]; 
    plot3(x, y, z); 
    xlabel('x'); 
    ylabel('y'); 
    zlabel('z'); 

    含多组输入参数的plot3函数

    调用格式: plot3(x1,y1,z1, x2,y2,z2, ..., xn,yn,zn),每一组x,y,z向量构成一组数据点的空间坐标,绘制一条曲线。

    举个例子:绘制3条不同长度的空间正弦曲线。

    close; clear; clc; 
    t1 = 0 : 0.01 : 1.5*pi; 
    t2 = 0 : 0.01 : 2*pi; 
    t3 = 0 : 0.01 : 3*pi; 
    plot3(t1, sin(t1), t1, t2, sin(t2)+1, t2, t3, sin(t3)+2, t3); 

    含选项的plot3函数

    调用格式:plot3(x, y, z, 选项),选项用于指定曲线的线型、颜色和数据点标记。选项的用法与plot函数相同。

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    t = 0 : pi/50 : 6*pi; 
    x = cos(t); 
    y = sin(t); 
    z = 2*t; 
    plot3(x, y, z, 'rp'); % rp表示红色五角星
    xlable('X'); 
    ylabel('Y'); 
    zlabel('Z'); 

    4.2 fplot3函数

            如果曲线的x,y,z坐标用参数方程定义,且参数方程只有一个自变量,则可以使用MATLAB提供的fplot3函数绘制三维曲线。

    fplot3函数的基本调用格式为:fplot3(funx, funy, funz, tlims)

    其中,funx, funy, funz表示定义曲线x, y, z坐标的函数,通常采用函数句柄的形式。tlims为参数函数自变量的取值范围,用二元向量[tmin, tmax]描述,默认值为[-5, 5]。

    举个例子:绘制墨西哥帽顶曲线。

    close; clear; clc; 
    x = @(t)exp(-t/10).*sin(5*t); 
    y = @(t)exp(-t/10).*cos(5*t); 
    z = @(t)t; 
    tlims = [-12, 12];
    fplot3(x, y, z, tlims); 


    在fplot3函数中,可以指定曲线的线型、颜色和数据点标记。调用格式为:fplot3(funx, funy, funz, tlims,选项),其中,选项的设置与plot函数相同。

    举个例子:将上述的墨西哥帽顶曲线用红色圆圈表示出来。

    close; clear; clc; 
    x = @(t)exp(-t/10).*sin(5*t); 
    y = @(t)exp(-t/10).*cos(5*t); 
    z = @(t)t; 
    tlims = [-12, 12];
    fplot3(x, y, z, tlims, 'ro'); 

    ------------------------------------------------------------------------------

    五    三维曲面

            通常,绘制三维曲面图之前要先生成平面网格数据,再调用mesh函数或surf函数绘制三维曲面。如果三维曲面是用含两个自变量的函数定义的,那么还可以使用fmesh函数或fsurf函数。

    5.1 平面网格数据的生成

    5.1.1 利用矩阵运算生成

    例如。

    close; clear; clc; 
    x = 2 : 6; 
    y = (3 : 8)';
    X = ones(size(y)) * x
    Y = y * ones(size(x))

    其中,x=[2, 3, 4, 5, 6],y=[3; 4; 5; 6; 7; 8],生成的矩阵X和Y如下:

    矩阵X的每一行都是向量x,矩阵X的行数等于向量y的元素的个数。矩阵Y的每一列都是向量y,矩阵Y的列数等于向量x的元素的个数。矩阵X和矩阵Y都是6行5列,相同位置上的元素构成一个坐标点,这些坐标点表示平面网格上的点。如下图所示:

    5.1.2 利用meshgrid函数生成

    调用格式为: [X, Y] = meshgrid(x, y)

    其中,参数x,y为向量,存储网格点坐标的X,Y为矩阵。

    例如,仍然是上例中的x,y,生成平面网格数据。

    close; clear; clc;
    x = 2 : 6;
    y = (3 : 8)'; 
    [X, Y] = meshgrid(x, y)

    与利用矩阵运算生成的结果相同。

    5.2 绘制三维曲面的函数

    mesh函数和surf函数的基本调用格式:

    • mesh(x, y, z, c):用于绘制三维网格图
    • surf(x, y, z, c):用于绘制三维曲面图

    一般情况下,x, y, z是三个同型的矩阵。其中,x, y是网格坐标矩阵,z是网格点上的高度矩阵,c用于指定在不同高度下的曲面颜色。当c省略时,MATLAB认为c与z相同。

    举个例子:绘制三维曲面图z=x*exp(-x²-y²)

    close; clear; clc;
    t = -2 : 0.2 : 2; 
    [X, Y] = meshgrid(t); 
    Z = X .* exp(-X.^2 - Y.^2); 
    subplot(131); 
    mesh(X, Y, Z);
    subplot(132); 
    surf(X, Y, Z); 
    subplot(133); 
    plot3(X, Y, Z);
    grid on; % 作用于最后一个子图

    mesh函数和surf函数的其他调用格式:

    • mesh(z, c)
    • surf(z, c)

    当x,y省略时,z矩阵的第2维(列)下标当做x轴坐标,z矩阵的第1维(行)下标当做y轴坐标。

    与mesh函数和surf函数相关的函数:

    • 带等高线的三维网格曲面函数meshc
    • 带底座的三维网格曲面函数meshz
    • 具有等高线的曲面函数surfc
    • 具有光照效果的曲面函数surfl

    举个例子。

    close; clear; clc; 
    x = 0:0.1:2; 
    y = 1:0.1:3; 
    [X, Y] = meshgrid(x, y); 
    Z = (X-1).^2 + (Y-2).^2 - 1;
    subplot(221); 
    meshc(X, Y, Z);
    title('meshc(X, Y, Z)');
    subplot(222); 
    meshz(X, Y, Z);
    title('meshz(X, Y, Z)');
    subplot(223); 
    surfc(X, Y, Z);
    title('surfc(X, Y, Z)');
    subplot(224); 
    surfl(X, Y, Z);
    title('surfl(X, Y, Z)');

    5.3 标准三维曲面

    (1) sphere函数:用于绘制三维球面

        [x,y,z] = sphere(n)  % n表示球面的圆滑程度,默认值为20

    (2) cylinder函数:用于绘制三维柱面

        [x,y,z] = cylinder(R,n)

    举个例子:绘制一个三维球面。

    [x, y, z] = sphere(50);
    surf(10*(x,y,z)); 
    axis equal; 

    举个例子:用cylinder函数分别绘制柱面、花瓶和圆锥面。

    close; clear; clc; 
    subplot(131); 
    [x,y,z]= cylinder;
    surf(x,y,z); 
    subplot(132); 
    t = linspace(0, 2*pi, 40); 
    [x,y,z] = cylinder(2+cos(t), 30); 
    surf(x,y,z); 
    subplot(133); 
    [x,y,z] = cylinder(0:0.2:2, 30); 
    surf(x,y,z); 

    5.4 fmesh函数和fsurf函数

    如果三维曲面是用含两个自变量的函数定义的,那么还可以使用fmesh函数或fsurf函数。

    调用格式为:

    • fmesh(funx, funy, funz, uvlims)
    • fsurf(funx, funy, funz, uvlims)

    其中,funx, funy, funz表示定义曲面x, y, z坐标的函数,通常采用函数句柄的形式。uvlims为funx, funy, funz的自变量的取值范围,用四元向量[umin, umax, vmin, vmax]描述,默认为[-5, 5, -5, 5]。

    举个例子:绘制螺旋曲面。

    close; clear; clc; 
    funx = @(u,v)u.*sin(v);
    funy = @(u,v)-u.*cos(v);
    funz = @(u,v)v;
    fsurf(funx, funy, funz, [-5, 5, -5, -2]);
    hold on; 
    fmesh(funx, funy, funz, [-5, 5, -2, 2]);
    hold off; 

    ------------------------------------------------------------------------------

    六    图形修饰处理

            图形修饰处理可以渲染和烘托图形的表现效果。主要包括视点处理,色彩处理,裁剪处理等。

    6.1 视点处理

            视点处理就是改变观察点的位置。

            view函数的基本用法:view(az, el),其中az为方位角,el为仰角,它们均以度为单位。系统默认的视点方位角为-37.5°,仰角为30°。

    举个例子:绘制一个曲面,并从不同视点观察曲面。

    close; clear; clc; 
    [x,y] = meshgrid(0:0.1:2, 1:0.1:3); 
    z = (x-1).^2 + (y-2).^2 - 1; 
    subplot(2,2,1), surf(x,y,z); 
    title('方位角=-37.5°,仰角=30°'); 
    subplot(2,2,2), surf(x,y,z); 
    view(0, 90); % 方位角设置为0°,仰角设置为90°
    title('方位角=0°,仰角=90°');
    subplot(2,2,3), surf(x,y,z); 
    view(90, 0); % 方位角设置为90°,仰角设置为0°
    title('方位角=90°,仰角=0°');
    subplot(2,2,4), surf(x,y,z); 
    view(-45, -60); % 方位角设置为-45°,仰角设置为-60°
    title('方位角=-45°,仰角=-60°');

    view函数的其他用法:

    • view(x,y,z)   % (x,y,z)为视点在笛卡尔坐标系中的位置
    • view(2)   % 设置从二维平面观察图形,即方位角为0°,仰角为90°
    • view(3)  %  设置从三维空间观察图形,视点使用默认的方位角和仰角

    6.2 色彩处理

    很多时候一个简单的二维或三维图形并不能显示出想要的全部信息,这时候颜色可以使图形呈现更多的信息。

    6.2.1 颜色的向量表示

    向量表示方法: [R, G, B]    % R-红,G-绿,B-蓝

    向量的三个元素均在[0,1]范围内取值,3个元素依次表示红,绿,蓝3种颜色的相对亮度,称为RGB三元组。例如:[0,0,1]表示蓝色,[1,0,0]表示红色,[0,1,0]表示绿色,[1,1,1]表示白色,[0,0,0]表示黑色。

    6.2.2 色图(Colormap)

    色图矩阵是一个m×3的矩阵,它的每一行是RGB三元组,m行表示该色图包含了m种颜色。MATLAB的内建色图包括冷暖色图,四季色图,灰度色图等,内建色图是一个64×3的矩阵。MATLAB(2016a)默认的色图是parula。

    内建色图主要有:

    指定当前图形使用的色图

    语法形式:

    • colormap cmapname   % 其中cmapname是内建色图名,如parula, jet, hsv等等,参照上图
    • colormap(cmap)    % cmap表示色图矩阵

    举个例子。

    采用如下代码,绘制尖峰函数曲面,系统默认的色图是parula

    surf(peaks); 

    若要使用hot色图,代码如下

    surf(peaks); 
    colormap hot;

    创建色图矩阵

    色图矩阵的每一行是RGB三元组,可以自定义色图矩阵,也可以调用MATLAB提供的函数来定义色图矩阵。

    例如:创建一个灰色系列色图矩阵。

    close; clear; clc; 
    c = [0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1]';
    cmap = [c, c, c]; 
    surf(peaks);
    colormap(cmap); 

    6.2.3 三维图形表面的着色

    • shading faceted:将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色,网格线是黑色。这是系统默认的着色方式。
    • shading flat:将每个网格片用同一个颜色进行着色,且网格线也用相应的颜色。
    • shading interp:在网格片内采用颜色插值处理。

    举个例子:使用同一色图,以不同着色方式绘制圆锥体。

    close; clear; clc; 
    [x,y,z] = cylinder(pi : -pi/5 : 0, 10); 
    colormap(lines); 
    subplot(131); 
    surf(x,y,z);
    shading flat;  
    subplot(132); 
    surf(x,y,z); 
    shading interp; 
    subplot(133); 
    surf(x,y,z); 
    shading faceted; 

    6.3 裁剪处理

            将图形中需要裁剪的部分对应的函数值设置为NaN,这样在绘制图形时,函数值为NaN的部分将不显示出来,从而达到对图形进行裁剪的目的。

    举个例子:绘制3/4圆。

    close; clear; clc; 
    t = linspace(0, 2*pi, 100); 
    x = sin(t); 
    y = cos(t); 
    subplot(121), plot(x,y);
    axis([-1.1, 1.1, -1.1, 1.1]);
    axis square; 
    subplot(122); 
    p = y>0.5; % p是一个1×100的向量,y>0.5时相应位置取1,否则取0。
    y(p) = NaN; 
    plot(x,y); 
    axis([-1.1, 1.1, -1.1, 1.1]);
    axis square; 

    再举个例子:绘制3/4球面。

    close; clear; clc; 
    [x,y,z] = sphere(60); % 60表示圆滑程度
    p = z>0.5;
    z(p) = NaN; 
    surf(x,y,z); 
    axis([-1, 1, -1, 1, -1, 1]); 
    axis equal; 
    view(-45, 30); 

    -----------------------------------------------------------------------------

    七    交互式绘图工具

            快速构建图形与调整图形效果。MATLAB交互式绘图工具包括:“绘图”选项卡、图形窗口绘图工具、图形窗口菜单和工具栏。

    7.1 “绘图”选项卡

    “绘图”选项卡位于MATLAB主窗口功能区中,如下图。

    当在工作空间中新建一个变量之后,比如建立了一个变量x。选中工作空间中变量x之后,在“所选内容”栏将会出现变量x,同时“绘图”栏的绘图命令变量,处于可用状态,点击不同的绘图命令可显示不同的图形。右侧的“选项”栏,“重用图窗”表示下一次绘制的图形将覆盖当前的图形窗口,“新建图窗”表示当前图窗不会被覆盖,下一次绘制的图形会在新建的图窗中显示出来。

    7.2 图形窗口绘图工具

            绘制图形后,如果需要修改绘图参数或者显示方式,可利用MATLAB的图形窗口提供的绘图工具。

    7.2.1 显示绘图工具

    • 采用“显示绘图工具和停靠图形”按钮,如下图:

    • 命令行窗口中输入命令:>>plottools

    7.2.2 绘图工具的组成

    图形选项板:用于在图形窗口中添加和排列子图,观察和选择绘图数据以及添加图形标注。

    7.3 图形窗口菜单和工具栏

     

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空空如也

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