1、MATLAB 程序設(shè)計(jì)入門篇二維平面繪圖,CUMCM 暑期培訓(xùn),3-1 基本的繪圖指令,Plot : 最基本的繪圖指令 對 x 坐標(biāo)及相對應(yīng)的 y 坐標(biāo)進(jìn)行作圖 范例3-1：plotxy01.m,x = linspace(0, 2*pi,100);% 在 0 到 2 間，等分取 100 個點(diǎn) y = sin(x);% 計(jì)算 x 的正弦函數(shù)值 plot(x, y);% 進(jìn)行二維平面描點(diǎn)作圖,Plot基本繪圖-1,linspace(0, 2*pi) 產(chǎn)生從 0 到 2 且長度為 100 (預(yù)設(shè)值)的向量 x y 是對應(yīng)的 y 坐標(biāo) 只給定一個向量 該向量則對其索引值(Index)作圖 plot(y

2、)和plot(1:length(y), y)會得到相同的結(jié)果,Plot基本繪圖-2 (I),一次畫出多條曲線 將 x 及 y 坐標(biāo)依次送入plot 指令 范例3-2：plotxy02.m,x = linspace(0, 2*pi，100); % 在 0 到 2 間，等分取 100 個點(diǎn)，100為系統(tǒng)的默認(rèn)值 plot(x, sin(x), x, cos(x), x, sin(x)+cos(x); % 進(jìn)行多條曲線描點(diǎn)作圖,Plot基本繪圖-2 (II),Plot(x,sin(x), x, cos(x), x, sin(x)+cos(x);,畫出多條曲線時，會自動輪換曲線顏色,Plot基本繪圖-

3、3 (I),若要以不同的線標(biāo)(Marker)來作圖 范例3-3：plotxy03.m,x = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 間，等分取 100 個點(diǎn) plot(x, sin(x), o, x, cos(x), x, x, sin(x)+cos(x), *);,Plot基本繪圖-3 (II),Plot基本繪圖-4 (I),只給定一個矩陣 y 對矩陣 y 的每一個列向量(Column Vector)作圖 范例3-4：plot04.m,y = peaks;% 產(chǎn)生一個 4949 的矩陣 plot(y);% 對矩陣 y 的每一個行向量作圖,Plot基本繪圖-4 (II),pe

4、aks 指令產(chǎn)生一個4949的矩陣，代表二維函數(shù)的值 plot(y) 直接畫出 49 條直線 類似于從側(cè)面觀看 peaks 函數(shù),Plot基本繪圖-5 (I),x 和 y 都是矩陣 plot(x, y) 會取用 y 的每一個列向量和對應(yīng)的 x 列向量作圖 范例3-5：plotxy05.m,x = peaks; y = x;% 求矩陣 x 的轉(zhuǎn)置矩陣 x plot(x, y);% 取用矩陣 y 的每一行向量，與對應(yīng)矩陣 x % 的每一個行向量作圖,Plot基本繪圖-5 (II),提示,一般情況下，MATLAB 將矩陣視為列向量的集合 對只能處理向量的函數(shù)(Ex : max、min、 mean)

5、給定一個矩陣，函數(shù)會對矩陣的列向量一一進(jìn)行處理或運(yùn)算,Plot基本繪圖-6 (I),z 是一個復(fù)數(shù)向量或矩陣 plot(z) 將 z 的實(shí)部(即 real(z)和虛部(即 imag(z)當(dāng)成 x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)來作圖， 其效果等于 plot(real(z), imag(z) 范例3-6：plotxy06.m,x = randn(30);% 產(chǎn)生 3030 的隨機(jī)數(shù)(正態(tài)分布)矩陣 z = eig(x);% 計(jì)算 x 的特征值 plot(z, o) grid on% 畫出網(wǎng)格線,Plot基本繪圖-6 (II),x 是一個 3030 的隨機(jī)數(shù)矩陣 z 則是 x 的特征值(Eigenvalue)

6、z 是復(fù)數(shù)向量，且每一個復(fù)數(shù)都和其共軛復(fù)數(shù)同時出現(xiàn)，因此畫出的圖是上下對稱,基本二維繪圖指令,Plot基本繪圖-7 (I),Semilogx指令 使 x 軸為對數(shù)刻度，對正弦函數(shù)作圖 范例plotxy07.m,x = linspace(0, 8*pi);% 在 0 到 8 間，等分取 100 個點(diǎn) semilogx(x, sin(x); % 使 x 軸為對數(shù)刻度，并對其正弦函數(shù)作圖,Plot基本繪圖-7 (II),X軸為對數(shù)刻度,Plot基本繪圖-8 (I),plotyy 指令 畫出兩個刻度不同的 y 軸 范例3-8：plotxy08.m,x = linspace(0, 2*pi);% 在 0

7、 到 2 間，等分取 100 個點(diǎn) y1 = sin(x); y2 = exp(-x); plotyy(x, y1, x, y2); % 畫出兩個刻度不同的 y 軸，分別是 y1, y2,Plot基本繪圖-8 (II),y1 的刻度是在左手邊 y2 的刻度是在右手邊 兩邊的刻度不同,Y1的刻度,Y2的刻度,3-2 圖形的控制,plot 指令，可以接受一個控制字符串輸入 用以控制曲線的顏色、格式及線標(biāo) 使用語法 plot(x, y,CLM) C：曲線的顏色(Colors) L：曲線的格式(Line Styles) M：曲線所用的線標(biāo)(Markers),圖形控制范例-1 (I),用黑色點(diǎn)線畫出正弦

8、波 每一數(shù)據(jù)點(diǎn)畫上一個小菱形 范例3-9：plotxy09.m,x = 0:0.5:4*pi;% x 向量的起始與結(jié)束元素為 0 及 4 ， % 0.5為各元素相差值 y = sin(x); plot(x, y,k:diamond)% 其中k代表黑色，：代表點(diǎn)% 線，而diamond 則指定菱形為曲% 線的線標(biāo),圖形控制范例-1 (II),plot 指令的曲線顏色,plot 指令的曲線格式,plot 指令的曲線線標(biāo) (I),plot 指令的曲線線標(biāo) (II),3-3 圖軸的控制,plot 指令會根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)自動決定圖軸范圍 也可以使用 axis 指令指定圖軸范圍 使用語法： axis(xmin,

9、 xmax, ymin, ymax) xmin , xmax：指定 x 軸的最小和最大值 ymin , ymax：指定 y 軸的最小和最大值,圖軸控制范例-1 (I),畫出正弦波在 y 軸介于 0 和 1 的部份 范例3-10：plotxy10.m,x = 0:0.1:4*pi;% 起始與結(jié)束元素為 0 及 4，0.1 為間隔步長 y = sin(x); plot(x, y); axis(-inf, inf, 0, 1);% 畫出正弦波 y 軸介于 0 和 1 的部份,圖軸控制范例-1 (II),inf指令： 以數(shù)據(jù)點(diǎn)(上例： x 軸的數(shù)據(jù)點(diǎn))的最小和最大值取代之,圖軸控制范例-2 (I),指

10、定圖軸上的網(wǎng)格線點(diǎn)(Ticks) 范例3-11：plotxy11.m,x = 0:0.1:4*pi; plot(x, sin(x)+sin(3*x) set(gca, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 在 y 軸加上網(wǎng)格線點(diǎn) grid on% 加上網(wǎng)格線,圖軸控制范例-2 (II),grid on：加上網(wǎng)格線 gca： get current axis的簡稱 傳回目前使用中的圖軸 gca屬Handle Graphics的指令，第七章會有更詳細(xì)的說明,使用者加入的網(wǎng)格線點(diǎn)和文字,圖軸控制范例-3 (I),將網(wǎng)格線點(diǎn)的數(shù)字改為文字 范例3-12：plotxy12.m,x = 0:0.

11、1:4*pi; plot(x, sin(x)+sin(3*x) set(gca, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 改變網(wǎng)格線點(diǎn) set(gca, yticklabel, 極小,臨界值,崩潰值,極大); % 改變網(wǎng)格線點(diǎn)的文字 grid on% 加上網(wǎng)格線,圖軸控制范例-3 (II),Subplot,subplot 在一個窗口產(chǎn)生多個圖形(圖軸) 一般形式為subplot(m, n, p) 將窗口分為 m n 個區(qū)域 下一個 plot 指令繪圖于第 p 個區(qū)域 p 的算法為由左至右，一列一列,圖軸控制范例-4 (I),同時畫出四個圖于一個窗口中 范例3-13：plotxy13.m

12、,x = 0:0.1:4*pi; subplot(2, 2, 1); plot(x, sin(x);% 此為左上角圖形 subplot(2, 2, 2); plot(x, cos(x);% 此為右上角圖形 subplot(2, 2, 3); plot(x, sin(x).*exp(-x/5);% 此為左下角圖形 subplot(2, 2, 4); plot(x, x.2);% 此為右下角圖形,圖軸控制范例-4 (II),Subplot(2,2,1),Subplot(2,2,3),Subplot(2,2,2),Subplot(2,2,4),圖軸控制范例-5 (I),長寬比(Aspect Rati

13、o) 一般圖軸長寬比是窗口的長寬比 可在 axis 指令后加不同的字符串來修改 范例3-14：plotxy14.m,t = 0:0.1:2*pi; x = 3*cos(t); y = sin(t); subplot(2, 2, 1); plot(x, y); axis normal subplot(2, 2, 2); plot(x, y); axis square subplot(2, 2, 3); plot(x, y); axis equal subplot(2, 2, 4); plot(x, y); axis equal tight,圖軸控制范例-5 (II),axis normal,ax

14、is equal,axis square,axis square tight,改變圖軸長寬比的指令,改變目前圖軸長寬比的指令 需在 plot 指令之后運(yùn)行才能發(fā)揮效用,改變圖軸背景顏色的指令,colordef 改變圖軸與窗口之背景顏色 先運(yùn)行 colordef 指令，其后 plot 指令產(chǎn)生的圖形才有效用,grid 和 box 指令,畫出網(wǎng)格線或畫出圖軸外圍的方形,3-4 加入說明文字,在圖形或圖軸加入說明文字，增進(jìn)整體圖形的可讀性,說明文字范例-1 (I),范例3-15：plotxy15.m,subplot(1,1,1); x = 0:0.1:2*pi; y1 = sin(x); y2 =

15、exp(-x); plot(x, y1, -*, x, y2, :o); xlabel(t = 0 to 2pi); ylabel(values of sin(t) and e-x) title(Function Plots of sin(t) and e-x); legend(sin(t),e-x);,說明文字范例-1 (II),legend 指令 畫出一小方塊，包含每條曲線的說明 為特殊符號 產(chǎn)生上標(biāo)、下標(biāo)、希臘字母、數(shù)學(xué)符號等 遵循一般 LaTex 或 TeX數(shù)學(xué)模式,說明文字范例-2 (I),text指令 使用語法： text(x, y, string) x、y ：文字的起始坐標(biāo)位置

16、string ：代表此文字 范例3-16：plotxy16.m,x = 0:0.1:2*pi; plot(x, sin(x), x, cos(x); text(pi/4, sin(pi/4),leftarrow sin(pi/4) = 0.707); text(5*pi/4, cos(5*pi/4),cos(5pi/4) = -0.707rightarrow, HorizontalAlignment, right);,說明文字范例-2 (II),HorizontalAlignment及right指示 text 指令將文字向右水平靠齊,gtext指令,使用語法 gtext(string) 在圖上

17、點(diǎn)選一位置后，string 顯示在其上。 gtext 只能用在二維平面繪圖,3-5 其它平面繪圖指令,各種二維繪圖指令,其它平面繪圖范例-1 (I),已知數(shù)據(jù)的誤差范圍，用 errorbar 表示 以 y 坐標(biāo)高度 20% 作為做數(shù)據(jù)的誤差范圍 范例3-17：plotxy17.m,x = linspace(0,2*pi,30);% 在 0 到 2間，等分取 30 個點(diǎn) y = sin(x); e = y*0.2; errorbar(x,y,e)% 圖形上加上誤差范圍 e,其它平面繪圖范例-1 (II),誤差范圍,其它平面繪圖范例-2 (I),fplot 指令 對劇烈變化處進(jìn)行較密集的取樣 范例

18、3-18：plotxy18.m,fplot(sin(1/x), 0.02 0.2);% 0.02 0.2是繪圖范圍,其它平面繪圖范例-2 (II),此區(qū)作較精確的取點(diǎn)繪圖,其它平面繪圖范例-3 (I),polar 指令 產(chǎn)生極坐標(biāo)圖形 范例3-19：plotxy19.m,theta = linspace(0, 2*pi); r = cos(4*theta); polar(theta, r);% 進(jìn)行極坐標(biāo)繪圖,其它平面繪圖范例-3 (II),直方圖及hist指令,直方圖(Histogram) 對大量的數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)的分布情況和統(tǒng)計(jì)特性 hist指令 將數(shù)據(jù)依大小分成數(shù)塊，將每塊的個數(shù)畫出,其它

19、平面繪圖范例-4 (I),將 10000 個由 randn 產(chǎn)生的正態(tài)分布之隨機(jī)數(shù)分成 25 塊 范例3-20：plotxy20.m,x = randn(10000, 1);% 產(chǎn)生 10000 個正態(tài)分布隨機(jī)數(shù) hist(x, 25);% 繪出直方圖，顯示 x 數(shù)據(jù)的分布情 %況和統(tǒng)計(jì)特性，數(shù)字 25 代表數(shù)據(jù)依 %大小分塊的塊數(shù)，即是指方圖內(nèi)長條 %的個數(shù) set(findobj(gca, type, patch), edgecolor, w);% 將長條 %圖的邊緣設(shè)定成白色,其它平面繪圖范例-4 (II),直方圖逼近隨機(jī)數(shù)的概率分布函數(shù)，且數(shù)據(jù)量越大時，逼近程度越高,其它平面繪圖范例-5 (I),rose指令 角度：數(shù)據(jù)大小 距離：數(shù)據(jù)個數(shù) 以極坐標(biāo)繪制表示 范例3-21：plotxy21.m,x = randn(5000, 1);% 產(chǎn)生 5000 個正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù) ro