一、三维点线图

1、plot3 函数

plot3 函数参考文档 : https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/plot3.html

plot3 函数 : 三维的点或线图 ;

plot3 函数语法 : X , Y , Z 分别是三维空间中的坐标向量 , $3$ 者向量中的元素个数都相等 ;

plot3(X,Y,Z)

2、plot3 绘图示例

代码示例 :

% 生成一个向量 0 ~ 3 * pi , 步长 0.1
x = 0: 0.1 : 12 * pi;

y1 = zeros(size(x));
y2 = ones(size(x));
y3 = y2 ./ 2;

z = sin(x);

% 绘制三维线图
plot3(x, y1, z, 'r', x, y2, z, 'g', x, y3, z, 'b');

绘制效果 :

3、plot3 绘图示例 2

代码示例 :

% 2 * pi 代表一个循环周期
% 20 个循环周期
% 俯视图上看 , 一共绘制了 20 个圆
turns = 40 * pi;

% 定义 0 ~ 40 * pi 之间的值 , 4000 个
% 代表有 4000 个点
t = linspace(0, turns, 4000);

% x 坐标向量 , 个数 4000 个
x = cos(t) .* (turns - t) ./ turns;

% y 坐标向量 , 个数 4000 个
y = sin(t) .* (turns - t) ./ turns;

% z 坐标向量 , 个数 4000 个
z = t ./ turns;

% 绘制 三维 线图
plot3(x, y, z);

% 显示坐标轴网格
grid on;

绘制结果 :

4、plot3 绘图示例 3

代码示例 :

% 定义 0 ~ 20 * pi 之间的值 , 4000 个
% 代表有 4000 个点
t = linspace(0, 20 * pi, 4000);

% 绘制三维线图 , 4000 个点
plot3(sin(t), cos(t), t);

% 显示坐标轴网格
grid on;

运行结果 :

二、2D 与 3D 关联

2D 的图本质上是 z 轴的元素都为 $0$ 的 3D 图 ;

二维绘图代码示例 :

% 生成一个向量 0 ~ 2 * pi , 步长 0.1
x = 0: 0.1 : 2 * pi;

% 绘制二维线图
plot(x, sin(x));

绘制结果 :

在绘制的图形对话框中 , 3D 空间旋转图形 , 即可在 3D 坐标系中查看该 2D 图形的情况 ;

选中 " 三维旋转 " 按钮 , 即可进行 3D 旋转操作 ,

旋转后的效果如下 :

1、plot3函数
( 1 ) plot3函数的基本用法
plot3(x，y，z)
其中，参数x、y、z组成一组曲线的坐标。

例1：绘制一条空间折线。

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)
title('三维曲线','color','r')
grid on
axis([0,3,1,3,0,2])

t = linspace(0,14*pi,200);
x = sin(t)+t.*cos(t);
y = cos(t)-t.*sin(t);
z = t;

subplot(1,2,1)
plot3(x,y,z)    %有200个数据点，曲线较光滑
grid on

subplot(1,2,2)
plot3(x(1:3:200),y(1:3:200),z(1:3:200))   %有67个数据点，曲线较粗糙
grid on

% subplot(1,2,2)
% t1 = linspace(0,14*pi,80);
% x1 = sin(t1)+t1.*cos(t1);
% y1 = cos(t1)-t1.*sin(t1);
% z1 = t1;
% plot3(x1,y1,z1)
% grid on

( 2 ) plot3函数参数的变化形式
plot3(x, y,z)
①参数x、y、z是同型矩阵：则以XYZ对应列元素绘制曲线，曲线条数等于短阵列数。
②参数x、y、z中有向量，也有矩阵：向量的长度应与矩阵相符，行向量的长度与矩阵的列数相同，列向量的长度与矩阵的行数相同。

例3：在空间不同位置绘制5条正弦曲线。

方法1  列向量
t = linspace(0,2*pi,100);
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)
grid on
legend('sin(t)','sin(t)+1','sin(t)+2','sin(t)+3','sin(t)+4','location','north')

方法2  行向量
t = linspace(0,2*pi,100);
x = t;
y = [sin(t);sin(t)+1;sin(t)+2;sin(t)+3;sin(t)+4];
z = t;
plot3(x,y,z)
grid on
legend('sin(t)','sin(t)+1','sin(t)+2','sin(t)+3','sin(t)+4','location','north')

(3)含多组输入参数的plot3函数
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坐标，绘制一条曲线。

例4：绘制三条不同长度的正弦曲线。

t1 = 0:0.01:1*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)
legend('sin(t1)','sin(t2)+1','sin(t3)+2','location','north')
grid on

(4)含选项的plot3函数
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。

t = 0:pi/50:6*pi;
x = cos(t);
y = sin(t);
z = 2*t;
plot3(x,y,z,'p')   %p以五角星输出
xlabel('X')
ylabel('Y')
zlabel('Z')
grid on

2、fplot3函数
fplot3(funx, funy, funz, tlims)
其中, funx、funy、funz代表定义曲线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﹐默认为[-5，5]。

xt = @(t)exp(-t/10).*sin(5*t);
yt = @(t)exp(-t/10).*cos(5*t);
zt = @(t)t;
fplot3(xt,yt,zt,[-12,12],'b')
xlabel('X')
ylabel('Y')
zlabel('Z')
title('墨西哥冒顶曲线','fontsize',15,'color','r')

MATLAB绘图—三维曲线绘图-I

MATLAB基础代码/优化技术探讨：WX: ZB823618313
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《MATLAB绘图—三维绘图-I》博客主要讲了三维曲线图的绘制，本博客主要讲
三维曲线图
三维网格图
三维曲面图
柱面和球面图
三维等值线绘图
https://blog.csdn.net/weixin_44044161/article/details/116742144

plot3 命令时二维绘图plot命令的拓展，它们的使用调用格式以及语法都基本相同，不同之处就是增加了一个第三维信息。

一 绘制三维图

plot3(X,Y,Z,LineSpec) 绘制三维空间中的坐标。

clear all;close all;clc;
x=1:0.1:10;         %定义x
 y=sin(x);           %定义y
 z=cos(x);           %定义z
%  plot(y,z)           %绘制二维图形
 plot3(x,y,z,'m-p') %LineSpec为使用指定的线型、标记和颜色创建绘图。

二、在同一组坐标轴上绘制多组坐标

要在同一组坐标轴上绘制多组坐标，请将 X、Y 或 Z 中的至少一个指定为矩阵，其他指定为向量。

plot3(X1,Y1,Z1,…,Xn,Yn,Zn) 在同一组坐标轴上绘制多组坐标。使用此语法作为将多组坐标指定为矩阵的替代方法。
plot3(X1,Y1,Z1,LineSpec1,…,Xn,Yn,Zn,LineSpecn) 可为每个 XYZ 三元组指定特定的线型、标记和颜色。

clear all;close all;clc;
t = 0:pi/500:pi;
xt1 = sin(t).*cos(10*t);
yt1 = sin(t).*sin(10*t);
zt1 = cos(t);

xt2 = sin(t).*cos(12*t);
yt2 = sin(t).*sin(12*t);
zt2 = cos(t);
plot3(xt1,yt1,zt1,'o-r',xt2,yt2,zt2,'*-b')

要在同一组坐标轴上绘制多组坐标，请将 X、Y 或 Z 中的至少一个指定为矩阵，其他指定为向量。

三、在同一组坐标轴上绘制多组坐标—使用矩阵绘制多个线条

clear all;close all;clc;
t = 0:pi/500:pi;
%创建包含三行 x 坐标的矩阵 X。创建包含三行 y 坐标的矩阵 Y。
X(1,:) = sin(t).*cos(10*t);
X(2,:) = sin(t).*cos(12*t);
X(3,:) = sin(t).*cos(20*t);
Y(1,:) = sin(t).*sin(10*t);
Y(2,:) = sin(t).*sin(12*t);
Y(3,:) = sin(t).*sin(20*t);
%创建矩阵 Z，其中包含所有三组坐标的 z 坐标。
Z = cos(t);
%在同一组坐标轴上绘制所有三组坐标。
plot3(X,Y,Z)

自定义线性、颜色、标记，以及事后修改

clear all;close all;clc;
t = 0:pi/20:10*pi;
xt = sin(t);
yt = cos(t);
p=plot3(xt,yt,t,'-o','Color','b','MarkerSize',10,'MarkerFaceColor','r')

修改线性

p.LineWidth = 3;

五、ezplot3命令

同二维情况一样，三维绘图利也有一个专门绘制符号函数的命令,ezplot3，调用格式如下

附录-I：指定等间距刻度单位和轴标签

clear all;close all;clc;
%创建向量 xt、yt 和 zt。
t = 0:pi/500:40*pi;
xt = (3 + cos(sqrt(32)*t)).*cos(t);
yt = sin(sqrt(32) * t);
zt = (3 + cos(sqrt(32)*t)).*sin(t);
%绘制数据，并使用 axis equal 命令沿每个轴等间距隔开刻度单位。然后为每个轴指定标签。
plot3(xt,yt,zt)
axis equal
xlabel('x(t)')
ylabel('y(t)')
zlabel('z(t)')

附录—LineSpec 线性、标记和颜色表

参考资料：
MathWorks
MATLAB2018从入门到精通，作者：天工在线

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