matlab绘图教程资料课件.ppt

1、 哈尔滨工程大学课件n 高层绘图函数高层绘图函数 不需过多考虑绘图细节，只需给出一些不需过多考虑绘图细节，只需给出一些基本基本参数参数 。 简单明了、方便高效简单明了、方便高效 n低层绘图操作低层绘图操作 将图形的每个元素（坐标轴、曲线、曲面或将图形的每个元素（坐标轴、曲线、曲面或文字）分配一个文字）分配一个句柄句柄，通过该句柄对该图形元，通过该句柄对该图形元素进行操作。素进行操作。 控制和表现图形的能力更强控制和表现图形的能力更强 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形n绘图示例：绘图示例： 绘制从绘制从0到到2pi之间的正弦曲线。之间的正弦曲线。步骤：步骤： 1.产生产生x轴、轴、y轴数据：轴

2、数据： x=0:pi/20:2*pi y=sin(x) 2.绘制出正弦曲线：绘制出正弦曲线：plot(x, y, r-) r-表示以红色实线绘制出正弦曲线。表示以红色实线绘制出正弦曲线。 3.给图形加上栅格线：给图形加上栅格线：grid on 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形n二维图形二维图形 将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形 n坐标系坐标系 n数据点数据点 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形n基本函数基本函数 ： plot n功能：功能： 自动打开一个自动打开一个图形窗口图形窗口Figure 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形nplot的调用格式

3、的调用格式 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形nplot(x) x为向量为向量 以以x相应元素相应元素下标下标为横坐标为横坐标, x元素值元素值为纵坐标为纵坐标绘图绘图 x=0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20; plot(x) x为矩阵为矩阵 按按列列绘制每绘制每列列元素值相对其下标的曲线元素值相对其下标的曲线 x=1,2,3;4,5,6; plot(x) 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形nplot(x,y) x和和y为为长度相同的向量长度相同的向量， 分别用于存储分别用于存储x坐标坐标和和y坐坐标标数据。数据。 x=0:pi/100:2*pi; y=2

4、*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); plot(x,y) 当当x,y是是同维矩阵时同维矩阵时，则以，则以x,y对应对应列列元素为元素为横、纵坐横、纵坐标标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。 t=linspace(0,2*pi,100); x=t;t; y=sin(t);cos(t); plot(x,y) 哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形nplot(x1,y1,x2,y2,xn,yn) 当输入参数都为当输入参数都为向量向量时，每一时，每一向量对向量对(xi,yi)绘制出一绘制出一条曲线条曲线 。每一组向量对的。每一组向量对的长度可以不同

5、长度可以不同。 t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t);y1=sin(t+0.25); y2=sin(t+0.5); plot(t,y,t,y1,t,y2) n当输入参数有当输入参数有矩阵矩阵形式时，配对的形式时，配对的x,y按对应按对应列元素列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数条数等于矩阵的等于矩阵的列列数数。 x1=linspace(0,2*pi,100); x2=linspace(0,3*pi,100); x3=linspace(0,4*pi,100); y1=sin(x1); y2=1+sin(x2); y3=2+sin(x3); x=x1

6、;x2;x3; y=y1;y2;y3; plot(x,y,x1,y1-1)哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形nplot(x1,y1,选项选项1,x2,y2, 选项选项2,xn,yn,选项选项n) 选项：确定颜色、线型和数据点标记符号。选项：确定颜色、线型和数据点标记符号。 例如，例如， plot(x1,y1,b-.,x2,y2, y:d ) b-.：蓝色点划线，：蓝色点划线， y:d：黄色虚线并用菱形符标记数据点。：黄色虚线并用菱形符标记数据点。 选项省略时，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先选项省略时，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次采用下表中给出的前后顺序依次采用下表中给出的前

7、7种颜色。种颜色。 t=0:0.2:2*pi; x=sin(t); y=cos(t); plot(t,x,+r,t,y,-b) 哈尔滨工程大学课件哈尔滨工程大学课件二维图形二维图形n双纵坐标函数双纵坐标函数plotyy 将函数值具有将函数值具有不同量纲不同量纲、不同数量级不同数量级的两个函数绘制的两个函数绘制在同一坐标中。在同一坐标中。 调用格式为：调用格式为：plotyy(x1,y1,x2,y2) 横坐标横坐标的标度相同，的标度相同， 左纵坐标左纵坐标用于用于x1-y1数据对，数据对， 右纵坐标右纵坐标用于用于x2-y2数据对。数据对。 例例 用不同标度在同一坐标内绘制曲线用不同标度在同一坐

8、标内绘制曲线y1=e-0.5xsin(2x)及曲线及曲线y2=1.5e-0.1xsin(x)。 x1=0:pi/100:2*pi; x2=0:pi/100:3*pi; y1=exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1); y2=1.5*exp(-0.1*x2).*sin(x2); plotyy(x1,y1,x2,y2); 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作n图形标注：图形标注：图形名称、坐标轴说明、图形名称、坐标轴说明、 图形某一部分的含义图形某一部分的含义 n坐标控制坐标控制：设定坐标系范围：设定坐标系范围 自动根据要绘制曲线数据的范围选择合适的自动根据要绘制曲线

9、数据的范围选择合适的坐标刻度，使得曲线能够尽可能清晰地显示坐标刻度，使得曲线能够尽可能清晰地显示出来。出来。n图形保持图形保持 ：在已存在的图形上再继续添加新：在已存在的图形上再继续添加新的图形。的图形。n图形窗口的分割图形窗口的分割：在一个图形窗口中绘制多：在一个图形窗口中绘制多个子图形个子图形哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作图形标注图形标注n 图形标注函数的调用格式：图形标注函数的调用格式： title(图形名称图形名称) xlabel(x轴说明轴说明) ylabel(y轴说明轴说明) text(x,y,图形说明图形说明) 在在x,y坐标处添加文字说坐标处添加文字说明

10、明 legend(图例图例1,图例图例2,) 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作图形标注图形标注例例 t=0:0.1:10; y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,b-); x=1.7*pi;1.6*pi; y=-0.3;0.8; s=sin(t);cos(t); text(x,y,s); title(正弦和余弦曲线正弦和余弦曲线); legend(正弦正弦,余弦余弦); xlabel(时间时间t); ylabel(正弦、余弦正弦、余弦); 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作坐标控制坐标控制n无坐标控制无坐标控制 x=

11、0:.01:pi/2; figure(1) plot(x,tan(x), -ro)n坐标控制坐标控制 调用格式为：调用格式为： axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) figure(2) plot(x,tan(x),-ro) axis(0, pi/2,0,5)哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作坐标控制坐标控制naxis函数常用的用法：函数常用的用法： axis equal 纵、横坐标轴采用等长刻度纵、横坐标轴采用等长刻度 axis square 产生正方形坐标系产生正方形坐标系(缺省为矩形缺省为矩形) axis auto 使用缺省设置使用缺省

12、设置 axis off 取消坐标轴取消坐标轴 axis on 显示坐标轴显示坐标轴 n其他坐标控制函数其他坐标控制函数 grid on/off：控制是否画网格线。：控制是否画网格线。 box on/off：控制是否加边框线。：控制是否加边框线。 figure(3); plot(x,tan(x),-ro) ; axis(0, pi/2,0,5) ; grid on; box on; 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作图形保持图形保持n命令格式命令格式 hold on/off： 控制是保持原有图形还是刷新原有图形。控制是保持原有图形还是刷新原有图形。例例 a=20 25 30;

13、 b=0.3 0.5 4; plot(a,b,-or) hold on c=0.4 3 7; plot(a,c,-*b) hold off 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作图形窗口的分割图形窗口的分割n函数格式：函数格式： subplot(m,n,p) 将一个绘图窗口分割成将一个绘图窗口分割成 m*n 个子区域，并按个子区域，并按行行从左至右从左至右 ，由上至下，由上至下 依次编号依次编号 。 p 表示第表示第 p 个绘图子区域。个绘图子区域。 哈尔滨工程大学课件绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作图形窗口的分割图形窗口的分割例：在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、例

14、：在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。余弦、正切、余切曲线。 x=linspace(0,2*pi,60); y=sin(x);z=cos(x); t=sin(x)./(cos(x)+eps); ct=cos(x)./(sin(x)+eps); subplot(2,2,1); plot(x,y);title(sin(x); axis (0,2*pi,-1,1); subplot(2,2,2); plot(x,z);title(cos(x); axis (0,2*pi,-1,1); subplot(2,2,3); plot(x,t);title(tangent(x); a

15、xis (0,2*pi,-40,40); subplot(2,2,4); plot(x,ct);title(cotangent(x); axis (0,2*pi,-40,40) 哈尔滨工程大学课件特殊的二维图形特殊的二维图形哈尔滨工程大学课件特殊的二维图形特殊的二维图形例例 分别以条形图、填充图、阶梯图和针状图形式绘制分别以条形图、填充图、阶梯图和针状图形式绘制曲线曲线y=2e-0.5x。 x=0:0.35:7; y=2*exp(-0.5*x); subplot(2,2,1);bar(x,y,g); title(bar(x,y,g);axis(0,7,0,2); subplot(2,2,2);

16、fill(x,y,r); title(fill(x,y,r);axis(0,7,0,2); subplot(2,2,3);stairs(x,y,b); title(stairs(x,y,b);axis(0,7,0,2); subplot(2,2,4);stem(x,y,k); title(stem(x,y,k);axis(0,7,0,2); 哈尔滨工程大学课件特殊的二维图形特殊的二维图形例：某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格例：某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别为：的人数分别为：7,17,23,19,5，试用饼图作成，试用饼图作成绩统计分析绩统计分析 。 pie(7,17,2

17、3,19,5); title(饼图饼图); legend(优秀优秀,良好良好,中等中等,及格及格,不及格不及格); 哈尔滨工程大学课件对数坐标绘图对数坐标绘图n有时变量变化范围非常大，如有时变量变化范围非常大，如x轴从轴从0.01到到100，这时如果仍采用这时如果仍采用plot绘图，就会失去局部可视性绘图，就会失去局部可视性。因此应用对数坐标系来绘图。在对数坐标中可。因此应用对数坐标系来绘图。在对数坐标中可清晰地看到局部。清晰地看到局部。 x轴对数轴对数 semilogx：x轴是轴是log10，y是线性的是线性的 ， 等价于等价于plot(log10(x),y) y轴对数轴对数 semilog

18、y：y轴是轴是log10，x是线性的，是线性的， 等价于等价于plot(x,log10(y) 双对数双对数loglog；用；用log10-log10标度绘图标度绘图 哈尔滨工程大学课件对数坐标绘图对数坐标绘图例：绘制例：绘制y=10 x2的线性坐标图和三种对数坐标图。的线性坐标图和三种对数坐标图。 x=0:0.1:10; y=10*x.*x; subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);grid on; subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(semilogx(x,y); grid on; subplot(2,2,3);sem

19、ilogy(x,y);title(semilogy(x,y); grid on; subplot(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);grid on; 哈尔滨工程大学课件极坐标绘图极坐标绘图n函数格式：函数格式： polar(theta,rho, 选项选项) theta角度（弧度表示）角度（弧度表示） rho极半径极半径 选项：与选项：与plot函数相似函数相似 n例：建立例：建立=sin(2)cos(2) 的极坐标图的极坐标图 theta=linspace(0,2*pi); rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); polar(th

20、eta,rho, g) title(Polar plot of sin(2*theta).*cos(2*theta)哈尔滨工程大学课件函数绘图函数绘图n常用的绘制函数常用的绘制函数f(x)的曲线方法的曲线方法 对采样点向量对采样点向量x 计算出计算出f(x)的值向量的值向量y 再用再用plot(x,y)函数绘制。函数绘制。 plot 函数一般采用等间隔采样，对绘制高频率变函数一般采用等间隔采样，对绘制高频率变化的函数不够精确化的函数不够精确 例如函数例如函数f( x )=cos(tan(x),x( 0,1) 范围是有范围是有无限个震荡周期，函数变化率大无限个震荡周期，函数变化率大 n函数绘图函

21、数绘图 fplot 函数可自适应的对函数进行采样，能更好函数可自适应的对函数进行采样，能更好反映函数的变化规律反映函数的变化规律 哈尔滨工程大学课件函数绘图函数绘图n函数格式函数格式 fplot(fname,lims,tol,选项选项) fname：要绘制的函数，：要绘制的函数， 可以是可以是M文件名，也可以是以文件名，也可以是以x为变量的可计为变量的可计算字符串算字符串 。哈尔滨工程大学课件函数绘图函数绘图n比较比较:plot与与fplot subplot(2,1,1); x=0:0.1:2*pi; y=sin(x); plot(x,y) subplot(2,1,2); fplot(sin(

22、x),0 2*pi,-+) n用用fplot函数绘制函数绘制f(x)=cos(tan(x)的曲线。的曲线。 y=cos(tan(pi*x); fplot(y,-0.4,1.4,1e-4)哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维曲线图三维曲线图n函数格式：函数格式： plot3(x1,y1,z1,选项1, x2,y2,z2,选项2, ) x,y,z是长度相同的向量：一条曲线 x,y,z是维数相同的矩阵：多条曲线n例：三维螺旋线例：三维螺旋线x=t, y=sin(t), z=cos(t), 0 t x=1:0.5:3; y=10:1:14; nX,Y=meshgrid(x,y); 哈尔滨工程大学课件

23、三维绘图三维绘图三维网络曲面三维网络曲面nmesh(X,Y,Z,C) X,Y：网格坐标矩阵：网格坐标矩阵, Z ：网格点上的高度矩阵。：网格点上的高度矩阵。 矩阵矩阵 C ：确定不同高度下的颜色范围，：确定不同高度下的颜色范围， 省略时省略时 C=Z，即颜色的设定正比于图形的高度，即颜色的设定正比于图形的高度nmesh(Z) x, y 省略时，省略时，Z矩阵的列下标当做矩阵的列下标当做x轴坐标，轴坐标， Z矩矩阵的行下标当做阵的行下标当做y轴坐标轴坐标 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维网络曲面三维网络曲面n例：绘制等高线例：绘制等高线 meshc X,Y=meshgrid(-8:0.5:

24、8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshc(X,Y,Z) n例：绘制底座曲面例：绘制底座曲面 meshz X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; meshz(X,Y,Z) 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维网络曲面三维网络曲面哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维网络曲面三维网络曲面na=8 时的曲面图形时的曲面图形 x=-8:0.5:8; y=-8:0.5:8; X,Y=meshgrid(x,y); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; m

25、esh(X,Y,Z) 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维表面着色曲面三维表面着色曲面n函数：函数： surf, surfc, surfl surf(X,Y,Z,C) 绘制由矩阵绘制由矩阵 X,Y,Z 所确定的着色的三维表面图，所确定的着色的三维表面图，参数含义同参数含义同 mesh。 surfc 调用方式与调用方式与 surf 相同，在相同，在 surf 基础上增加等高线基础上增加等高线 surfl 调用方式与调用方式与 surf 相同，在相同，在 surf 基础上增加光照效基础上增加光照效果果哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维表面着色曲面三维表面着色曲面n例：表面着色的例：表面着色的

26、“墨西哥墨西哥”帽子帽子X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surf(X,Y,Z) n例：绘制等高线例：绘制等高线 surfc X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; surfc(X,Y,Z) 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图三维表面着色曲面三维表面着色曲面n例：绘制具有光照效果的曲面例：绘制具有光照效果的曲面surfl X,Y=meshgrid(-8:0.5:8); r=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(r)./r; s

27、urfl(X,Y,Z) 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图标准三维曲面标准三维曲面n sphere(n) 专用于绘制单位球面专用于绘制单位球面,n决定了球的圆滑程度决定了球的圆滑程度 sphere 只能画单位球面！只能画单位球面！ n cylinder(R,n) 专用于绘制三维柱面专用于绘制三维柱面 R 为半径；为半径；n为柱面圆周等分数为柱面圆周等分数 npeaks（n） 生成的绘图数据矩阵作为参数可绘制生成的绘图数据矩阵作为参数可绘制 多峰函多峰函数曲面图，数曲面图，n表示矩阵的阶数表示矩阵的阶数 哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图标准三维曲面标准三维曲面nsphere绘图绘图 spher

28、e 系统默认为系统默认为 n=20 sphere(50)npeaks绘图绘图 x,y,z=peaks meshz(x,y,z)系统默认为系统默认为 n=49 x,y,z=peaks(30) meshz(x,y,z)哈尔滨工程大学课件三维绘图三维绘图二维图形中的条形图、饼图等也可以以三维图形的形式二维图形中的条形图、饼图等也可以以三维图形的形式出现；用格式分别为出现；用格式分别为(1) bar3(x,y)：在：在x 指定的位置绘制指定的位置绘制y 中元素的条形图中元素的条形图；x 可省略，则可省略，则y 的每一个元素对应一个条形。的每一个元素对应一个条形。(2) stem3(x,y,z)：在：在

29、x、y 指定的位置绘制数据指定的位置绘制数据z 的针的针状图，状图，x,y,z 维数必须相同；维数必须相同；x 和和y 若可省略，则自动若可省略，则自动生成。生成。(3) pie3(x) ：x 为向量，用为向量，用x 中的数据绘制一个三维饼中的数据绘制一个三维饼图。图。(4) fill3(x,y,z,c)：x,y,z 作为多边形的顶点，作为多边形的顶点，c 指定填充指定填充颜色。颜色。哈尔滨工程大学课件视角控制视角控制n默认的三维视角为仰角默认的三维视角为仰角30,方位角方位角-37.5。默认的二维视角为仰角默认的二维视角为仰角90,方位角方位角0哈尔滨工程大学课件视角控制视角控制n函数函数v

30、iew(1) view(az,el)与与 view(az,el)：设置视角的方位角和：设置视角的方位角和仰角分别为仰角分别为az 与与el。(2) view(x,y,z)：将视点设为坐标：将视点设为坐标(x,y,z)。(3) view(2)：设置为默认的二维视角，：设置为默认的二维视角，az=0,el=90。(4) view(3)：设置为默认的三维视角：设置为默认的三维视角,az=-37.5,el=30。(5) view(T)：以矩阵：以矩阵T 设置视角，设置视角，T 为由函数为由函数viewmtx 生成的生成的44 矩阵。矩阵。(6) az,el = view：返回当前视角的方位角和仰角。：

31、返回当前视角的方位角和仰角。(7) T = view：由当前视角生成的：由当前视角生成的44 矩阵矩阵T。哈尔滨工程大学课件视角控制视角控制x=-4:4;y=-4:4;X,Y=meshgrid(x,y);Z=X.2+Y.2;subplot(2,2,1)surf(X,Y,Z); %画三维曲面画三维曲面ylabel(y),xlabel(x),zlabel(z);title(a) 默认视角默认视角 )subplot(2,2,2)surf(X,Y,Z); %画三维曲面画三维曲面ylabel(y),xlabel(x),zlabel(z);title(b) 仰角仰角55，方位角方位角-37.5)view(

32、-37.5,55) %将视角设为仰角将视角设为仰角55，方位角，方位角-37.5哈尔滨工程大学课件视角控制视角控制subplot(2,2,3)surf(X,Y,Z); %画三维曲面画三维曲面ylabel(y),xlabel(x),zlabel(z);title(c) 视点为视点为(2,1,1)view(2,1,1) %将视点设为将视点设为(2,1,1)指向原点指向原点subplot(2,2,4)surf(X,Y,Z); %画三维曲面画三维曲面ylabel(y),xlabel(x),zlabel(z);title(d) 仰角仰角90，方位角方位角10)view(10,90) %将视角设为仰角将视

33、角设为仰角90，方位角，方位角10哈尔滨工程大学课件实验实验哈尔滨工程大学课件实验实验2、已知、已知y1=x2,y2=cos(2x),y3=y1*y2,完成以下完成以下操作：操作：1）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三）在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线条曲线2）又子图形式绘制三条曲线。）又子图形式绘制三条曲线。3）分别用条形图、阶梯图、针状图和填充图绘）分别用条形图、阶梯图、针状图和填充图绘制三条曲线。制三条曲线。绘制极坐标曲线绘制极坐标曲线=asin(b+n). 哈尔滨工程大学课件实验实验3、按要求绘制三维图形。、按要求绘制三维图形。 (1) 绘制魔方阵的条形图；绘制魔方阵的条形图； (2) 用针型图绘制函数用针型图绘制函数z=cos(x) ; (3) 已知已知x=45,76,89,222,97，绘制饼图；，绘制饼图； (4) 用随机顶点绘制一个黑色的六边形。用随机顶点绘制一个黑色的六边形。4、设、设 ，求定义域，求定义域x=-2,2，y=-2,2内内的的z 值值(网格取网格取0.1)。 请把请把z 的值用网面图形象地表示出来的值用网面图形象地表示出来哈尔滨工程大学课件实验实验