MATLAB學習筆記（五）——MATLAB繪圖

（一）二維數據曲線圖

1、繪製單根二維曲線

一、基本調用格式

plot(x,y)

（1）x,y爲長度相同的向量，分別用於儲存x座標和y座標數據

（2）用於繪製以x,y爲橫，縱座標的二維曲線。

（3）舉例

>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> y=2*exp(-5*x).*cos(4*pi*x);
>> plot(x,y)

效果以下：

       從這裏咱們能夠明白plot繪圖，實際上是取點，而後用光滑的曲線進行鏈接的。能夠說是最差的插值方法吧。

二、plot函數最簡單的調用格式

plot(x)

（1）x是實向量時，以該向量元素的下標爲橫座標，元素爲縱座標畫出一條連續曲線，這其實是繪製折線圖。

（2）x是復向量時，以向量元素的實部和虛部爲橫、縱座標繪製一條曲線。

（3）舉個例子

>> t=linspace(0,2*pi,100);
>> x=exp(i*t);
>> plot(x)

2、繪製多根二維曲線

一、plot函數的輸入參數是矩陣形式

（1）當x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時，繪製出多根不一樣顏色的線。

>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> y=[sin(x);
     1+sin(x)
     2+sin(x)];
>> plot(x,y)

（2）當x,y是同維矩陣時，則以x,y對應列元素爲橫、縱座標分別繪製曲線，曲線條數等於列數。

>> x1=linspace(0,2*pi,100);
>> x2=linspace(0,3*pi,100);
>> x3=linspace(0,4*pi,100);
>> x=[x1,x2,x3]';

>> y=[sin(x1);1+sin(x2);2+sin(x3)]‘;
>> plot(x,y)

（3）對只包含一個輸入參數的plot函數

a、當輸入參數是實矩陣時，則按列繪製每列元素值相對其下標的曲線。

b、當輸入參數是復矩陣時，則以實部、虛部爲橫、縱座標繪製多條曲線。

t=linspace(0,2*pi,100);
x=exp(i*t);
y=[x;2*x;3*x]';
plot(y)

二、含多個輸入參數的plot函數

（1）調用格式爲

plot(x1,y1,x2,y2,……,xn,yn)

      能夠在同一座標內畫出3條曲線

（2）當輸入參數有矩陣形式時，配對的x，y按對應的橫縱座標分別繪製曲線，條數仍是等於列數。

三、具備兩個縱座標標度的圖形

（1）調用格式

plotyy(x1,y1,x2,y2)

      其中x1，y1對應一條曲線，而x2和y2對應另一條曲線，而後左邊是第一條曲線的縱座標，右邊是第二條曲線的縱座標。

（2）實例

>> y1=0.2*exp(-0.5*t).*cos(4*pi*t);
>> y2=2*exp(-0.5*t).*cos(pi*t);
>> plotyy(t,y1,t,y2);

四、圖形保持

     通常狀況下，每執行一次命令就刷新當前窗口，圖形窗口原有圖形將不復存在。若但願在已存在的圖形上再繼續添加新的圖形，可使用圖形保持命令hold。

hold on保持

hold off取消保持

hold 在二者之間切換

3、設置曲線樣式

調用格式爲：

plot(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,……,xn,yn,選項n)

    其中選項的順序好像沒有關係- -，你們能夠試一試

4、圖形標註與座標控制

一、圖形標註

（由於能夠直接加，因此這些命令瞭解一下就行了。。）

二、座標控制

（由於也能夠直接調整，因此瞭解一下就好）

（1）調整座標函數

axis([xmin xmax ymin ymax zmin zmax])

（2）grid命令

    grid on 畫網格線

    grid off 不畫網格線

    grid      進行切換

5、圖形的可視化編輯

（由於2014有官方中文版，因此就不須要多說了- -）

6、對函數自適應採樣的繪圖函數

     主要是咱們使用plot函數的時候，咱們爲了方便都是取等步長的點，這樣的話，若是遇到疏密不一的曲線就很難描繪出來，因此還有一個函數能夠直接進行適應。

一、調用格式

fplot(fname,lims,tol,選項)

其中：fname爲函數名，以字符串的形式出現。能夠是由多個份量函數構成的行向量，份量函數能夠是函數的直接字符串，也能夠是內部函數名或函數文件名。

        lims爲x,y的取值範圍。能夠取二元向量，也能夠四元向量

        tol爲容許的相對偏差

二、實例

>> fplot('cos(tan(pi*x))',[0,1],1e-4)

換句話說，咱們在繪製已知表達式的狀況下，使用這用繪製方法是最好的。

7、圖形窗口的分割

       若是咱們須要在一個圖形窗口內繪製若干個獨立的圖形，這就須要對圖形窗口進行分割。分割後的圖形窗口由若干個繪圖區組成，每個繪圖區能夠創建獨立的座標系並繪製圖形。

一、subplot函數的調用格式

subplot(m,n,p)

      做用是將當前圖形窗口分紅m*n個繪圖區，區號是按照行號優先編號，且選定第p個區爲當前互動區。

二、一個demo

x_square=[-3,3,3,-3,-3];
y_square=[3,-3,3,3,-3];
x_circle=3*cos((0:10:360)*pi/180);
y_circle=3*sin((0:10:360)*pi/180);
x_triangle=3*cos([90,210,330,90]*pi/180);
y_triangle=3*sin([90,210,330,90]*pi/180);
subplot(2,2,1);
plot(x_square,y_square,'-r');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('square');

subplot(2,2,2);
plot(x_circle,y_circle,'--k');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('circle');

subplot(2,2,3);
plot(x_triangle,y_triangle,':b');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('triangle');

（二）其餘二維圖形

1、其餘座標系下的二位數據曲線圖

一、對數座標圖形

（1）調用格式

semilogx(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2……)
semilogy(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2……)
loglog(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2……)

      第一個函數爲x爲對數座標，y爲線性刻度。

      第二個函數爲y爲對數座標，x爲線性刻度。

      第三個函數x,y都是對數座標。

（2）demo

x=linspace(0,10,100);
y=10*x.*x;
subplot(2,2,1);
plot(x,y);

subplot(2,2,2);
semilogx(x,y);

subplot(2,2,3);
semilogy(x,y);

subplot(2,2,4);
loglog(x,y);

二、極座標圖

（1）調用格式

polar(theta,rho,選項)

      其中theat爲極角，rho爲矢徑

（2）demo

>> r=sin(t).*cos(t);
>> polar(t,r)

2、二維統計分析圖

條形圖	bar(x,y,選項)
階梯圖	stairs(x,y,選項)
杆圖	stem(x,y,選項)
填充圖	fill(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2……）
餅圖	pie([a0,a1,a2,……])

      前三個跟plot相似，而後fill就是將這些點連起來，而後若是最後不是封閉圖形，那麼首尾會自動鏈接起來。

（三）隱函數繪圖

（四）三維圖形

1、三維曲線

一、最基本的三維圖形函數plot3

（1）用來繪製三維曲線

（2）格式

plot3(x1,y1,z1,選項1,x2,y2,z2,選項2……)

（3）demo

t=0:pi/100:20*pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=t.*sin(t).*cos(t);
plot3(x,y,z);
gride on;

2、三維曲面

一、產生三維數據

      繪製z=f(x,y)所表示的三維全面圖，先要在x,y平面選定一個矩形區域，分紅不少小塊，而後肯定x和y（中心），而後帶入f(x,y)，求Z

（1）在MATLAB中產生網格座標矩陣

x=a:d1:b;
y=c:d2:d;
[X,Y]=meshgrid(x,y);

      a、X矩陣的每一行都是向量X，行數等於Y元素的個數

      b、Y矩陣的每一列都是向量Y，列數等於X元素的個數

      c、當x=y的時候，能夠只調用meshgrid（x)

（2）計算Z

      固然通常z是須要用for循環還有條件語句來構造的。

二、繪製三維曲面的函數

（1）調用格式

a、mesh(x,y,z,c):用於繪製三維網格圖，比較粗糙

    meshc(x,y,z,c):會帶有等高線

    meshz(x,y,z,c):會帶有曲線的底座

b、surf（x,y,z,c)：用於繪製三維曲面，精細

    ① 其中，x,y,z是同一緯度的矩陣，z=f(x,y)，c用於制定在不一樣高度下的顏色範圍，c省略時，默認c=z。 

    ② 而後若是x,y省略的話，z的列下標做爲x軸座標，z的行下標做爲y軸座標。

    ③ 若是X，y是向量，那麼length(x)等於Z的列，length(y)的長度等於Z的行。

（2）一個demo

[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);
z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2);
subplot(2,2,1);
mesh(x,y,z);

subplot(2,2,2);
meshc(x,y,z);

subplot(2,2,3);
meshz(x,y,z);

subplot(2,2,4);
surf(x,y,z);

三、標準三維曲面

（1）shpere(n)

a、調用格式

[x,y,z]=sphere(n);

     該函數將產生(n+1)^2的矩陣x,y,z，採用這三個矩陣繪製出圓心位於原點，半徑爲1的單位球體，n決定了球面的圓滑程度

（2）cylinder函數

a、調用格式

[x,y,z]=cylinder(R,n)

     其中R是一個向量，存放柱面各個等間隔高度上的半徑，n表示在圓柱圓周上有n個間隔點。

（3）peak函數

    用來展現三維曲面。z=f(x,y)的函數關係以下

    調用格式

z=peaks(n)

（4）一個demo

t=linspace(0,2*pi,40);

[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30);
subplot(2,2,1);
surf(x,y,z);

subplot(2,2,2);
[x,y,z]=sphere;
surf(x,y,z);

subplot(2,1,2);
[x,y,z]=peaks(30);
surf(x,y,z);

3、其餘三維圖形

一、繪製統計圖

三維條形圖	bar3(y)	y的每個元素對應一個條形
	bar3(x,y)	在x指定的位置上繪製y中元素的條形圖
三維杆圖	stem3(z)	將數據序列z表示爲從xy平面向上延伸的杆圖
	stem3(x,y,z)	在指定位置上畫杆圖
三維餅圖	pie3(x)	X爲向量，用於繪製一個三維餅圖
	fill3（x,y,z,c)	使用x,y,z做爲多邊形的頂點，c制定了填充的顏色

一個demo

t=linspace(0,2*pi,40);

subplot(2,2,1);
bar3(magic(4));

subplot(2,2,2);
y=2*sin(0:pi/10:2*pi);
stem3(y);

subplot(2,2,3);
pie3([1000,2000,3000,4000]);

subplot(2,2,4);
fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),'y');

二、瀑布圖

     調用格式

waterfall(X,Y,Z)

三、等高線圖

>> contour3(X,Y,Z,1000);

   其中1000表示高度的等級數，越大表示分的越精細

（五）圖形修飾處理

1、視點處理

     經過修改視點來看到不一樣角度的形狀。

一、函數格式

view(az,el)

      az表示方位角，el表示仰角

二、其實能夠直接在選項中直接轉動= =，因此不哆嗦

2、色彩處理

一、顏色的向量表示。

二、色圖

      就是一個m*3的數值矩陣，每一行表示一個RGB三元組。色圖能夠認爲生成，也能夠調用函數

       除了plot和其派生函數，其餘函數均使用色圖着色。使用這個函數能夠改變色圖

colormap(m)

       其中m表示色圖矩陣    

三、三維表面圖形的着色

一個demo

[x,y,z]=sphere(30);

colormap(copper);

subplot(1,3,1);
surf(x,y,z);
axis equal;

subplot(1,3,2);
surf(x,y,z);
shading flat;
axis equal;

subplot(1,3,3);
surf(x,y,z);
shading interp;
axis equal;

3、光照處理

light('color;,選項1，'style',選項2，'position',選項3）

      選項1表示顏色 ，

      選項2：’infinite’表示無窮遠光，’local’表示近光、

      選項3：表示光照來的位置

[x,y,z]=sphere(30);


subplot(1,2,1);
surf(x,y,z);
axis equal;
shading flat;
light('posi',[0,1,1]);


subplot(1,2,2);
surf(x,y,z);
shading flat;
axis equal;
light('posi',[1,0,1]);

4、圖形的裁剪處理

[x,y]=meshgrid(-5:0.1:5);
z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.^2+y.^2)/4);
surf(x,y,z);
shading interp;
pause;

i=find(x<=0&y<=0);
zi=z;
zi(i)=NaN;
surf(x,y,zi);
shading interp;

（六）圖像處理與動畫製做