1、MATLAB SDU,1,教材第四章 數(shù)據(jù)的可視化MATLAB繪圖基礎(chǔ) 基本圖形處理功能（數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化）,數(shù)據(jù)可視化的目的在于：通過圖形，從一堆雜亂的離散數(shù)據(jù)中觀察數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系，感受由圖形所傳遞的內(nèi)在本質(zhì)。,MATLAB SDU,2,Introduction 二維曲線繪圖的基本操作 三維繪圖的基本操作,MATLAB SDU,3,Intro:離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的可視化,眾所周知，任何二元實數(shù)標量對（xa,ya）可用平面上的一個點表式；任何二元實數(shù)向量對（x,y）可用平面上的一組點表示。對于離散實函數(shù)yn=f(xn)，當 xn以遞增（或遞減）次序取值時，根據(jù)函數(shù)關(guān)系可求得同樣數(shù)目的yn，

2、用向量形式可記述為x=x1,x2,xNT， y=y1,y2,yNT。當把這向量對用直角坐標中的點序列圖示時，就實現(xiàn)了離散函數(shù)的可視化。 注意：圖形不能表現(xiàn)無限區(qū)間上的函數(shù)關(guān)系。,MATLAB SDU,4,n=(0:12); %產(chǎn)生一組自變量數(shù)據(jù) y=1./abs(n-6); %計算相應(yīng)點的函數(shù)值 plot(n,y,r*,MarkerSize,20) %用紅花標出數(shù)據(jù)點 grid on %畫坐標方格,MATLAB SDU,5,連續(xù)函數(shù)的可視化,與離散函數(shù)可視化一樣，進行連續(xù)函數(shù)可視化也必須先在一組離散自變量上計算相應(yīng)的函數(shù)值，并把這一組“數(shù)據(jù)對”用點圖示。但這些離散的點不能表現(xiàn)函數(shù)的連續(xù)性。 為

3、了進一步表示離散點之間的函數(shù)情況，有兩種常用處理方法： 對區(qū)間進行更細的分割，計算更多的點，去近似表現(xiàn)函數(shù)的連續(xù)變化； 把兩點用直線連接，近似表現(xiàn)兩點間的（一般是非線性的）函數(shù)性狀。 在MATLAB中，以上兩種表現(xiàn)方法都可以采用。 注意：倘若自變量的采樣點數(shù)不足夠多，則無論哪種方法都不能真實地反映原函數(shù)。 例：用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形y=sin(t)sin(9t)。,MATLAB SDU,6,%用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形 t1=(0:11)/11*pi; y1=sin(t1).*sin(9*t1); t2=(0:100)/100*pi; y2=sin(t2).*sin(9*t2); subplot(

4、2,2,1),plot(t1,y1,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子圖 (1) subplot(2,2,2),plot(t2,y2,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子圖 (2) subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,r.) axis(0,pi,-1,1),title(子圖 (3) subplot(2,2,4),plot(t2,y2) axis(0,pi,-1,1),title(子圖 (4),MATLAB SDU,7,可視化的一般步驟（1）,MATLAB SDU,8,可視化的一般步驟（2）,MATLAB SDU,9,可視化的一般

5、步驟（3）,MATLAB SDU,10,可視化的一般步驟（4）,MATLAB SDU,11,二維曲線繪圖的基本操作,一、基本繪圖函數(shù) 二、曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點形 三、坐標、刻度和分格線控制 四、圖形標識 五、多次疊繪、雙縱坐標和多子圖 六、交互式圖形指令,MATLAB SDU,12,Figure函數(shù)的調(diào)用,Figure命令用來產(chǎn)生新的繪圖窗口 也可以用句柄來限定繪圖窗口figure(n) 例如 figure(2) Help figure,MATLAB SDU,13,plot的基本調(diào)用格式（1）,plot(X,s) X是實向量時，以該向量元素的下標為橫坐標、元素值為縱坐標畫出一條連續(xù)曲線。

6、X是實矩陣時，則按列繪制每列元素值相對其下標的曲線。圖中曲線數(shù)等于X陣列數(shù)。 X是復(fù)數(shù)矩陣時，則按列分別以元素實部和虛部為橫、縱坐標繪制多條曲線。 s是用來指定線型、色彩、數(shù)據(jù)點形的選項字符串。它可以缺省，此時線形、色彩將由MATLAB的默認設(shè)置確定。,MATLAB SDU,14,plot的基本調(diào)用格式（2）,plot(X,Y,s) X、Y是同維向量時，繪制以X、Y元素為橫、縱坐標的曲線。 X是向量，Y是有一維與X等維的矩陣時，則繪制出多根不同色彩的曲線。曲線數(shù)等于Y陣的另一維數(shù)，X被作為這些曲線的共同橫坐標。 X是矩陣，Y是向量時，情況與上相同，只是曲線都以Y為共同縱坐標。 X、Y是同維矩陣

7、時，則以X、Y對應(yīng)列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。 s的意義與其在plot(X,s)格式中的意義相同。,MATLAB SDU,15,plot的基本調(diào)用格式（3）,plot(X1,Y1,s1,X2,Y2,s2,) 在此格式中，每個繪線“三元組”(X，Y，s)的結(jié)構(gòu)和作用，與plot(X,Y,s) 相同。不同的“三元組”之間沒有約束關(guān)系。,MATLAB SDU,16,曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點形,色彩和線型：允許設(shè)置值（P70/表4-1，表4-2）,MATLAB SDU,17,（二） 數(shù)據(jù)點形,如果想在圖上標志數(shù)據(jù)點，那么就必須在plot指令中對數(shù)據(jù)點形加以設(shè)置。 數(shù)據(jù)點形的

8、合法取值見下表 數(shù)據(jù)點形表中的任一個字符既可單獨使用，也可和線型、色彩表中的任何字符組合使用。,MATLAB SDU,18,三、坐標、刻度和分格線控制（一）坐標控制,（高層）坐標控制指令axis的用途很多，下表列出其常用功能。,MATLAB SDU,19,分格線和坐標框,grid是否畫分格線的雙向切換指令（使當前分格線狀態(tài)翻轉(zhuǎn)） grid on 畫出分格線 grid off 不畫分格線 box 坐標形式在封閉式和開啟式之間切換指令 box on 使當前坐標呈封閉形式 box off 使當前坐標呈開啟形式,MATLAB SDU,20,圖形標識,圖形標識包括：圖名（Title）、坐標軸名（Labe

9、l）、圖形注釋（Text）和圖例（Legend）。 標識指令的最簡捷使用格式如下： title(S)書寫圖名 xlabel(S)橫坐標軸名 ylabel(S)縱坐標軸名 legend(S1,S2,)繪制曲線所用線型、色彩或數(shù)據(jù)點形圖例 text(xt,yt,S)在圖面（xt,yt）坐標處書寫字符注釋,MATLAB SDU,21,多次疊繪、雙縱坐標和多子圖,多次疊繪 雙縱坐標圖 多子圖,MATLAB SDU,22,多次疊繪,前面已介紹過plot在同一次調(diào)用中畫多條曲線的功能。實際應(yīng)用中，還會遇到在已經(jīng)存在的圖上再繪制一條或多條曲線的情況。為此，MATLAB提供了以下指令： hold on使當前軸

10、及圖形保持而不被刷新，準備接受此后將繪制的新曲線 hold off使當前軸及圖形不再具備不刷新的性質(zhì) hold當前圖形是否具備刷新性質(zhì)的雙向切換開關(guān),MATLAB SDU,23,雙縱坐標圖,在實際應(yīng)用中常常提出這樣一種需求：把同一自變量的兩個不同量綱、不同數(shù)量級的函數(shù)量的變化繪制在同一張圖上。 plotyy(X1,Y1,X2,Y2)以左、右不同縱軸繪制X1-Y1， X2-Y2兩條曲線 plotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN) 以左、右不同縱軸把X1-Y1，X2-Y2繪制成FUN指定形式的兩條曲線 plotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN1,FUN2)以左、右不同縱軸把X1-Y1，X2

11、-Y2繪制成FUN1，F(xiàn)UN2指定的不同形式的兩條曲線,MATLAB SDU,24,多子圖,MATLAB允許用戶在同一圖形窗中布置幾幅獨立的子圖，具體指令是： subplot(m,n,k) 使(mn)幅子圖中的第k幅成為當前圖 subplot(position,left bottom width height) 在指定位置上開辟子圖，并成為當前圖 演示subplot指令對圖形窗的分割。 注意子圖的排列順序,MATLAB SDU,25,%演示subplot指令對圖形窗的分割 clf;t=(pi*(0:1000)/1000); y1=sin(t);y2=sin(10*t);y12=sin(t).*

12、sin(10*t); subplot(2,2,1),plot(t,y1);axis(0,pi,-1,1) subplot(2,2,2),plot(t,y2);axis(0,pi,-1,1) subplot(position,0.2,0.05,0.6,0.45) plot(t,y12,b-,t,y1,-y1,r:);axis(0,pi,-1,1),MATLAB SDU,26,例1 二維曲線繪圖基本指令演示,MATLAB SDU,27,%二維曲線繪圖 %例：二維曲線繪圖基本指令演示 t=(0:pi/50:2*pi); %生成（101*1）的列向量 k=0.4:0.1:1; %生成（1*7）的行向量

13、 Y=cos(t)*k; %生成（101*7）的矩陣 subplot(2,2,1),plot(t,Y),title(plot(t,Y) %觀察幾種格式產(chǎn)生圖形的不同 subplot(2,2,2),plot(t),title(plot(t) subplot(2,2,3),plot(Y),title(plot(Y) subplot(2,2,4),plot(Y,t),title(plot(Y,t),MATLAB SDU,28,%例2：用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形及其包絡(luò)線 clear t=(0:pi/100:pi); %長度為101的時間采樣列向量 y1=sin(t)*1,-1;%包絡(luò)線函數(shù)值，是（101x2）的矩陣 y2=sin(t).*sin(9*t);%長度為101的調(diào)制波列向量 t3=pi*(0:9)/9; y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo) axis(0,pi,-1,1)%控制軸的范圍,MATLAB SDU,29,%例3：采用模型畫一組橢圓 clear