鱼竿标准长度:MATLAB函数画图
来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/05/03 05:12:09
•作为一个功能强大的工具软件,Matlab具有很强的图形处理功能,提供了大量的二维、三维图形函数。由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算,所以在图形处理方面即常方便又高效。
二维图形
• 一、 plot函数
• 函数格式 :plot(x,y) 其中x 和y 为坐标向量
• 函数功能 :以向量x 、y 为轴,绘制曲线。
• 【例1】 在区间0≤X≤2p内,绘制正弦曲线Y=SIN(X),其程序为:
x=0:pi/100:2*pi;
y=sin(x);
plot(x,y)
• 【例2】同时绘制正、余弦两条曲线Y1=SIN(X)和Y2=COS(X),其程序为:
x=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2)
•plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2,x,y3,…)形式,其功能是以公共向量x为X轴,分别以y1,y2,y3,…为Y轴,在同一幅图内绘制出多条曲线。
• (一)线型与颜色
• 格式:plot(x,y1,’cs’,...)
• 其中c表示颜色, s表示线型。
•(二)图形标记
•在绘制图形的同时,可以对图形加上一些说明,如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等,将这些操作称为添加图形标记。
•title(‘加图形标题');
•xlabel('加X轴标记');
•ylabel('加Y轴标记');
•text(X,Y,'添加文本');
•(三)设定坐标轴
•用户若对坐标系统不满意,可利用axis命令对其重新设定。
•axis([xmin xmax ymin ymax]) 设定最大和最小值
•axis (’auto’) 将坐标系统返回到自动缺省状态
•axis (’square’) 将当前图形设置为方形
•axis (’equal’) 两个坐标因子设成相等
•axis (’off’) 关闭坐标系统
•axis (’on’) 显示坐标系统
• 【例4】 在坐标范围0≤X≤2π,-2≤Y≤2内重新绘制正弦曲线,其程序为:
x=linspace(0,2*pi,60);生成含有60个数据元素的向量X
y=sin(x);
plot(x,y);
axis ([0 2*pi -2 2]);设定坐标轴范围
• (四)加图例
• 给图形加图例命令为legend。该命令把图例放置在图形空白处,用户还可以通过鼠标移动图例,将其放到希望的位置。
• 格式:legend('图例说明','图例说明');
• (一)subplot(m,n,p)
• 该命令将当前图形窗口分成m×n个绘图区,即每行n个,共m行,区号按行优先编号,且选定第p个区为当前活动区。
• 【例6】 在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线,程序为:
• x=linspace(0,2*pi,60);
• y=sin(x);
• z=cos(x);
• t=sin(x)./(cos(x)+eps); eps为系统内部常数
• ct=cos(x)./(sin(x)+eps);
• subplot(2,2,1); 分成2×2区域且指定1号为活动区
• plot(x,y);
• title('sin(x)');
• axis ([0 2*pi -1 1]);
• subplot(2,2,2);
•(二)多图形窗口
•需要建立多个图形窗口,绘制并保持每一个窗口的图形,可以使用figure命令。
•每执行一次figure命令,就创建一个新的图形窗口,该窗口自动为活动窗口,若需要还可以返回该窗口的识别号码,称该号码为句柄。句柄显示在图形窗口的标题栏中,即图形窗口标题。用户可通过句柄激活或关闭某图形窗口,而axis、xlabel、title等许多命令也只对活动窗口有效。
• 重新绘制上例4个图形,程序变动后如下:
• x=linspace(0,2*pi,60);
• y=sin(x);
• z=cos(x);
• t=sin(x)./(cos(x)+eps);
• ct=cos(x)./(sin(x)+eps);
• H1=figure; 创建新窗口并返回句柄到变量H1
• plot(x,y); 绘制图形并设置有关属性
• title('sin(x)');
• axis ([0 2*pi -1 1]);
• H2=figure; 创建第二个窗口并返回句柄到变量H2
• plot(x,z); 绘制图形并设置有关属性
• title('cos(x)');
• (三)hold命令
• 若在已存在图形窗口中用plot命令继续添加新的图形内容,可使用图形保持命令hold。发出命令hold on后,再执行plot命令,在保持原有图形或曲线的基础上,添加新绘制的图形。
• 阅读如下程序:
• x=linspace(0,2*pi,60);
• y=sin(x);
• z=cos(x);
• plot(x,y,'b'); 绘制正弦曲线
• hold on; 设置图形保持状态
• plot(x,z,'g'); 保持正弦曲线同时绘制余弦曲线
• axis ([0 2*pi -1 1]);
• legend('cos','sin');
• hold off 关闭图形保持
• 三、 函数f(x)曲线
• fplot函数则可自适应地对函数进行采样,能更好地反应函数的变化规律。
• fplot函数格式:fplot(fname,lims,tol)
• 其中fname为函数名,以字符串形式出现,lims为变量取值范围,tol为相对允许误差,其其系统默认值为2e-3。
• 例:fplot(‘sin(x)’,[0 2*pi],’-+’)
• fplot(‘[sin(x),cos(x)]’,[0 2*pi],1e-3,’·’) 同时绘制正弦、余弦曲线
• 为绘制f(x)=cos(tan(πx))曲线,可先建立函数文件fct.m,其内容为:
function y=fct(x)
y=cos(tan(pi*x));
用fplot函数调用fct.m函数,其命令为:
fplot(‘fct’,[0 1],1e-4)
特殊坐标图形
• 一、 对数坐标图形
• (一)loglog(x,y) 双对数坐标
• 【例7】 绘制y=|1000sin(4x)|+1的双对数坐标图。程序为:
• x=[0:0.1:2*pi];
• y=abs(1000*sin(4*x))+1;
• loglog(x,y); 双对数坐标绘图命令
• (二)单对数坐标
• 以X轴为对数重新绘制上述曲线,程序为:
x=[0:0.01:2*pi]
y=abs(1000*sin(4*x))+1
semilogx(x,y); 单对数X轴绘图命令
• 同样,可以以Y轴为对数重新绘制上述曲线,程序为:
x=[0:0.01:2*pi]
y=abs(1000*sin(4*x))+1
semilogy(x,y); 单对数Y轴绘图命令
• 二、 极坐标图
函数polar(theta,rho)用来绘制极坐标图,theta为极坐标角度,rho为极坐标半径
• 【例8】 绘制sin(2*θ)*cos(2*θ)的极坐标图,程序为:
theta=[0:0.01:2*pi];
rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);
polar(theta,rho); 绘制极坐标图命令
title('polar plot');
其它图形函数
• 除plot等基本绘图命令外,Matlab系统提供了许多其它特殊绘图函数,这里举一些代表性例子,更详细的信息用户可随时查阅在线帮助,其对应的M-file文件存放在系统\matlab\toolbox\matlab目录下。
其它图形函数
• 一、阶梯图形
• 函数stairs(x,y)可以绘制阶梯图形,如下列程序段:
x=[-2.5:0.25:2.5];
y=exp(-x.*x);
stairs(x,y); 绘制阶梯图形命令
title('stairs plot');
其它图形函数
• 二、条形图形
• 函数bar(x,y)可以绘制条形图形,如下列程序段将绘制条形图形
x=[-2.5:0.25:2.5];
y=exp(-x.*x);
bar(x,y); 绘制条形图命令
其它图形函数
• 三、填充图形
• fill(x,y,’c’)函数用来绘制并填充二维多边图形,x和y为二维多边形顶点坐标向量。字符 ’c’ 规定填充颜色,其取值前已叙述。
• 下述程序段绘制一正方形并以黄色填充:
其它图形函数
• x=[0 1 1 0 0]; 正方形顶点坐标向量
• y=[0 0 1 1 0];
• fill(x,y,'y');绘制并以黄色填充正方形图
• 再如:
• x=[0:0.025:2*pi];
• y=sin(3*x);
• fill(x,y,[0.5 0.3 0.4]); 颜色向量
• Matlab系统可用向量表示颜色,通常称其为颜色向量。基本颜色向量用[r g b]表示,即RGB颜色组合;以RGB为基本色,通过 r,g,b在0~1范围内的不同取值可以组合出各种颜色。
二维绘图函数小结
• plot 二维图形基本函数
• fplot f(x)函数曲线绘制
• fill 填充二维多边图形
• polar 极坐标图
• bar 条形图
• loglog 双对数坐标图
• semilogx X轴为对数的坐标图
• semilogy Y轴为对数的坐标图
• stairs 阶梯形图
• axis 设置坐标轴
• clf 清除图形窗口内容
• close 关闭图形窗口
三维图形
•一、 plot3函数
•最基本的三维图形函数为plot3,它是将二维函数plot的有关功能扩展到三维空间,用来绘制三维图形。
•函数格式:plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,…)
•其中x1,y1,z1…表示三维坐标向量,c1,c2…表示线形或颜色。
•函数功能:以向量x,y,z为坐标,绘制三维曲线。
• 【例9】 绘制三维螺旋曲线,其程序为:
• t=0:pi/50:10*pi;
• y1=sin(t),y2=cos(t);
• plot3(y1,y2,t);
• title('helix'),text(0,0,0,'origin');
• xlabel('sin(t)'),ylabel('cos(t)'),zlabel('t');
• grid;
• 二、mesh函数
• mesh函数用于绘制三维网格图。在不需要绘制特别精细的三维曲面结构图时,可以通过绘制三维网格图来表示三维曲面。三维曲面的网格图最突出的优点是:它较好地解决了实验数据在三维空间的可视化问题。
• 函数格式:mesh(x,y,z,c)
• 其中x,y控制X和Y轴坐标,矩阵z是由(x,y)求得Z轴坐标,(x,y,z)组成了三维空间的网格点;c用于控制网格点颜色。
• 三、surf函数
• surf用于绘制三维曲面图,各线条之间的补面用颜色填充。surf函数和mesh函数的调用格式一致。
• 函数格式: surf (x,y,z)
• 其中x,y控制X和Y轴坐标,矩阵z是由x,y求得的曲面上Z轴坐标。
• 四、视点
• 视点位置可由方位角和仰角表示。方位角又称旋转角为视点位置在XY平面上的投影与X轴形成的角度,正值表示逆时针,负值表示顺时针。仰角又称视角为XY平面的上仰或下俯角,正值表示视点在XY平面上方,负值表示视点在XY平面下方。从不同视点绘制三维图形的函数为view。
• view(az,el)中的az为方位角,el为仰角。通过系统提供的多峰函数peaks的绘制例子,可进一步说明视点对图形的影响,以及view(az,el)函数的使用。
• 【例12】 不同视角图形
• p=peaks; 系统提供的多峰函数
• subplot(2,2,1);
• mesh(peaks,p);
• view(-37.5,30); 指定子图1的视点
• title('azimuth=-37.5,elevation=30')
• subplot(2,2,2);
• mesh(peaks,p);
• view(-17,60); 指定子图2的视点
• title('azimuth=-17,elevation=60')
• 五、等高线图
• 等高线图可通过函数contour3绘制。
• 【例13】 多峰函数peaks的等高线图
• [x,y,z]=peaks(30);
• contour3(x,y,z,16);
• xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis');
• title('contour3 of peaks')
图形句柄
•一、句柄
•在Matlab系统中,绘图命令产生的每一个部分称为图形对象,系统在创建每一个对象时,都为该对象分配唯一的一个值,称其为句柄,因此句柄就是图形对象标识符。对象、句柄以及图形对象等概念其实质是统一的,系统将每一个对象按树型层次结构组织起来,这些对象包括根对象,通常为计算机屏幕、图形窗口、坐标系统、线条、曲面、文本串、用户界面控制等。
•根对象可包含一个或多个图形窗口对象,而一个图形窗口对象又可包含一组或多组坐标系子对象,线条、文本等其它对象都是坐标系的子对象。所有创建对象的函数当父对象不存在时,都会自动创建它。
•计算机屏幕作为根对象自动建立,其句柄值为0。而Hf_f=figure命令则建立图形窗口对象,并返回它的句柄值给变量Hf_f。图形窗口的句柄为一整数,并显示在该窗口的标题栏,其它图形对象的句柄为浮点数,Matlab提供了一系列与句柄操作有关的函数,如gcf 、gca等。为便于识别,用大写字母开头的变量表示句柄,如Hf_f等。
• 二、对象属性
• 所有图形对象都具有控制对象显示的属性。这些属性既包括对象的一般信息,如对象类型、对象的父对象及子对象等,也包括对象的一些特定信息,如坐标系对象的刻度等。用户可以获取、设置对象属性,以达到控制对象的目的。当创建一个对象时,系统用一组默认属性值定制对象,用户梢酝üget命令获取这些属性值,同时也可通过set命令重新设置对象属性。
• set命令格式为:
• set(H,’name’,value,…) 将图形对象H的name属性设置为value
• 其中H为句柄,name为属性名,value为name的属性值。
图形句柄
• 用set命令可以方便地设置图形对象属性,如下列程序段就是通过属性来定制图形。
• x=[0:0.1:4*pi];
• H=plot(x,sin(x)); 返回正弦曲线句柄H
• set(H,'LineStyle','*','LineWidth',0.1);设置正弦曲线线型与线宽
• 其中'LineStyle'为线型属性,'LineWidth'为线宽属性。
图形句柄
• 利用get(H)命令可以返回当前句柄H对象的属性。
• 键入命令:get(H) 系统返回当前图形对象的有关属性:
• 象H=get(0,’CurrentFigure’)则返回根对象的’CurrentFigure’的属性值,即当前图形窗口的句柄,相当于函数gcf。get(gcf,’Children’)则返回当前坐标系对象的句柄;类似的操作用户可在使用Matlab的过程中不断积累。
图形句柄
• 三、句柄应用
• 利用句柄操作的有关函数,用户可以查找、访问图形对象,以达到定制对象属性,改变对象显示效果的目的。
• x=-pi:pi/20:pi;
• y=sin(x);z=cos(x);
• plot(x,y,'r',x,z,'g');
• Hl_lines=get(gca,'Children'); 获取正、余曲线句柄向量Hl_lines
• for k=1:size(Hl_lines)
• if get(Hl_lines(k),‘Color’)==[0 1 0] [0 1 0]为绿颜色向 Hl_green=Hl_lines(k) 返回绿色线条句柄
• end
• end
动画设计
• 如果将Matlab产生的多幅图形保存起来,并利用系统提供的函数进行播放,就可产生动画效果。系统所提供的动画功能函数有getframe、moviein和movie。
• getframe函数
• getframe函数可将当前图形窗口作为一个画面取下并保存,格式为:m=getframe它将每一帧画面信息数据截取下来整理成列向量。该函数截取图形的点阵信息,图形窗口的大小,对数据向量的大小影响较大,窗口越大,所需存储容量越大。而图形的复杂性对数据容量要求没有直接的关系。
动画设计
• moviein函数
• 函数m=moviein(n)用来建立一个足够大的n列的矩阵m,用来保存n幅画面的数据,以备播放。
• movie函数
• movie(m,n)以每秒n幅图形的速度播放由矩阵m的列向量所组成的画面。
动画设计
• 【例14】 播放一个不断变化的眼球程序段。
• m=moviein(20); 建立一个20个列向量组成的矩阵
• for j=1:20
• plot(fft(eye(j+10))) 绘制出每一幅眼球图并保存到m矩阵中
• m(:,j)=getframe;
• end
• movie(m,10);以每秒10幅的速度播放画面
动画设计
• 再如下述程序段播放一个直径不断变化的球体。
• n=30
• [x,y,z]=sphere
• m=moviein(n);
• for j=1:n
• surf(i*x,i*y,i*z)
• m(:,j)=getframe;
• end
• movie(m,30);
习题
• 1.在[0 2π]范围内绘制二维曲线图
y=sin(x)*cos(5x)。
• 2.在[0 2π]范围内绘制以Y轴为对数的二维曲线图, y=|1000sin(4x)|+1
• 3. 在[–6 2]范围内用plot和fplot函数分别绘制二维曲线图。
• 4.绘制z=sin(x)*cos(y)的三维网格和三维曲面图,x,y变化范围均为 [0 2π]。
MATLAB函数画图
MATLAB函数画图(2)'
MATLAB函数画图(2)草
MATLAB函数画图(2)爱爱爱
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Matlab中插值函数汇总
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