Matlab隨筆之畫圖函數總結

時間 2019-11-19

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MATLAB函數畫圖html

MATLAB不但擅長於矩陣相關的數值運算，也適合用在各類科學目視表示（Scientific visualization）。本節將介紹MATLAB基本xy平面及xyz空間的各項繪圖命令，包含一維曲線及二維曲面的繪製、列印及存檔。函數

基本XY平面繪圖命令

Plot工具

是繪製一維曲線的基本函數，但在使用此函數以前，咱們需先定義曲線上每一點的x及y座標。下例可畫出一條正弦曲線：測試

close all;字體

%linspace(5,100,20)和5：5：100的區別在於前者已知元素總個數而不知道步長，後者已知步長不知元素個數，這二者的效果是同樣的優化

x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100個點的x座標ui

y=sin(x); % 對應的y座標spa

plot(x,y);3d

====================================================orm

小整理：MATLAB基本繪圖函數

plot: x軸和y軸均爲線性刻度（Linear scale）

loglog: x軸和y軸均爲對數刻度（Logarithmic scale）

semilogx: x軸爲對數刻度，y軸爲線性刻度

semilogy: x軸爲線性刻度，y軸爲對數刻度

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若要畫出多條曲線，只需將座標對依次放入plot函數便可：

plot(x, sin(x), x, cos(x));

若要改變顏色，在座標對後面加上相關字串便可：

plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g');

若要同時改變顏色及圖線型態（Line style），也是在座標對後面加上相

關字串便可：

plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*');

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小整理：plot繪圖函數的叄數

字元顏色字元圖線型態

y 黃色 . 點

k 黑色 o 圓

w 白色 x x

b 藍色 + +

g 綠色 * *

r 紅色 - 實線

c 亮青色 : 點線

M 錳紫色 -. 點虛線

-- 虛線

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圖形完成後，咱們可用

axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函數來調整圖軸的範圍：

axis([0, 6, -1.2, 1.2]);

此外，MATLAB也可對圖形加上各類註解與處理：

xlabel('Input Value'); % x軸註解

ylabel('Function Value'); % y軸註解

title('Two Trigonometric Functions'); % 圖形標題

legend('y = sin(x)','y = cos(x)'); % 圖形註解

grid on; % 顯示格線

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咱們可用subplot來同時畫出數個小圖形於同一個視窗之中：

subplot(2,2,1); plot(x, sin(x));

subplot(2,2,2); plot(x, cos(x));

subplot(2,2,3); plot(x, sinh(x));

subplot(2,2,4); plot(x, cosh(x));

MATLAB還有其餘各類二維繪圖函數，以適合不一樣的應用，詳見下表。

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小整理：其餘各類二維繪圖函數

bar 長條圖

errorbar 圖形加上偏差範圍

fplot 較精確的函數圖形

polar 極座標圖

hist 累計圖

rose 極座標累計圖

stairs 階梯圖

stem 針狀圖

fill 實心圖

feather 羽毛圖

Compass 羅盤圖

quiver 向量場圖

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如下咱們針對每一個函數舉例。

當資料點數量很少時，長條圖是很適合的表示方式：

close all; % 關閉全部的圖形視窗

x=1:10;

y=rand(size(x));

bar(x,y);

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若是已知資料的偏差量，就可用errorbar來表示：

下例以單位標準差來作資料的偏差量：

x = linspace(0,2*pi,30);

y = sin(x);

e = std(y)*ones(size(x));

errorbar(x,y,e)

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對於變化劇烈的函數，可用fplot來進行較精確的繪圖，會對劇烈變化處進行較密集的取樣，以下例：

fplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是繪圖範圍

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若要產生極座標圖形，可用polar：

theta=linspace(0, 2*pi);

r=cos(4*theta);

polar(theta, r);

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對於大量的資料，咱們可用hist來顯示資料的分佈狀況和統計特性。下面幾個命令可用來驗證randn產生的高斯亂數分：

x=randn(5000, 1); % 產生5000個 ?=0，?=1 的高斯亂數

hist(x,20); % 20表明長條的個數

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rose和hist很接近，只不過是將資料大小視爲角度，資料個數視爲距離：

x=randn(1000, 1);

rose(x);

stairs可畫出階梯圖：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stairs(x,y);

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stems可產生針狀圖，常被用來繪製數位訊號：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stem(x,y);

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stairs將資料點視爲多邊行頂點，並將此多邊行塗上顏色：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

fill(x,y,'b'); % 'b'爲藍色

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feather將每個資料點視複數，並以箭號畫出：

theta=linspace(0, 2*pi, 20);

z = cos(theta)+i*sin(theta);

feather(z);

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compass和feather很接近，只是每一個箭號的起點都在圓點：

theta=linspace(0, 2*pi, 20);

z = cos(theta)+i*sin(theta);

compass(z);

基本XYZ立體繪圖命令

在科學目視表示（Scientific visualization）中，三度空間的立體圖是

一個很是重要的技巧。本章將介紹MATLAB基本XYZ三度空間的各項繪圖命

令。

mesh和plot是三度空間立體繪圖的基本命令，mesh可畫出立體網狀圖，

plot則可畫出立體曲面圖，二者產生的圖形都會依高度而有不一樣顏色。

下列命令可畫出由函數造成的立體網狀圖:

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x=linspace(-2, 2, 25); % 在x軸上取25點

y=linspace(-2, 2, 25); % 在y軸上取25點

[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx和yy都是21x21的矩陣

zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 計算函數值，zz也是21x21的矩陣

mesh(xx, yy, zz); % 畫出立體網狀圖

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surf和mesh的用法相似：

x=linspace(-2, 2, 25); % 在x軸上取25點

y=linspace(-2, 2, 25); % 在y軸上取25點

[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx和yy都是21x21的矩陣

zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 計算函數值，zz也是21x21的矩陣

surf(xx, yy, zz); % 畫出立體曲面圖

爲了方便測試立體繪圖，MATLAB提供了一個peaks函數，可產生一個凹凸有致的曲面，包含了三個局部極大點及三個局部極小點，其方程式爲：

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要畫出此函數的最快方法便是直接鍵入peaks：

peaks

z = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ...

- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ...

- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)

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亦可對peaks函數取點，再以各類不一樣方法進行繪圖~

meshz可將曲面加上圍裙：

[x,y,z]=peaks;

meshz(x,y,z);