圖形的控制與表現 (Figure control and representation)

MATLAB提供的用於圖形控制的函數和命令：
   axis:  人工選擇座標軸尺寸.
    clf：清圖形窗口.
 ginput： 利用鼠標的十字準線輸入.
   hold： 保持圖形.
    shg：顯示圖形窗口.
subplot： 將圖形窗口分紅N塊子窗口。

1．圖形窗口(figure window)
(1). 圖形窗口的建立和選擇(Creating and selecting of figure window)
     figure(n)：用於爲當前的繪圖建立圖形窗口，每運行一次figure就會建立一個新的圖形窗口,n表示第n個

                窗口,若是窗口定義了句柄，也能夠用figure(h)將句柄h的窗口做爲當前窗口。
          clf ：用於清除當前圖形窗口中的內容。
          shg ：用於顯示當前圖形窗口。

(2). 在一個圖形窗口中繪製多個子圖形(Drawing several subfigures in a single window)
subplot(m,n,p)：把窗口分紅m×n個小窗口，並把第p個窗口看成當前窗口。
例：將4 個圖形顯示在同一個圖形窗口中。
    t=0:pi/20:2*pi; [x,y]=meshgrid(t);
    subplot(2,2,1); plot(sin(t),cos(t)); axis equal
    subplot(2,2,2); z=sin(x)+cos(y); plot(t,z); axis([0 2*pi –2 2])
    subplot(2,2,3); z=sin(x).*cos(y); plot(t,z); axis([0 2*pi –1 1])
    subplot(2,2,4); z=sin(x).^2-cos(y).^2; plot(t,z); axis([0 2*pi –1 1])

(3). 在一個已有的圖形上繪圖(Drawing a figure on the figure was existed) 
      hold on ：在一個已有的圖形上繼續繪圖；

      hold off： 命令結束繼續繪圖。
例：將peaks函數的等高線圖與僞彩色畫在一塊兒。
    [x,y,z]=peaks;          %產生雙變量數組
    contour(x,y,z,20,'k')        %繪製等高線
    hold on
    pcolor(x,y,z)             %繪製僞彩色圖
    shading interp          %表面色彩渲染
    hold off

2．座標軸控制命令(Axis control commands)
   控制座標性質的axis函數的多種調用格式：
axis(xmin xmax ymin ymax)  ：指定二維圖形x和y軸的刻度範圍,
axis auto                  ：設置座標軸爲自動刻度（缺省值）
axis manual（或axis(axis)）：保持刻度不隨數據的大小而變化
axis tight                 ：以數據的大小爲座標軸的範圍
axis ij                    ：設置座標軸的原點在左上角，i爲縱座標，j爲橫座標
axis xy                    ：使座標軸回到直角座標系
axis equal                 ：使座標軸刻度增量相同
axis square                ：使各座標軸長度相同，但刻度增量未必相同
axis normal                ：自動調節軸與數據的外表比例，使其餘設置失效
axis off                   ：使座標軸消隱
axis on                    ：顯現座標軸

(1) 座標軸的範圍(Domain of coordinates axis)
二維圖形座標軸範圍在缺省狀態下是根據數據的大小自動設置的，如欲改變，可利用axis(xmin xmax ymin ymax),函數來定義。
例： 定義座標軸範圍對觀察圖形的影響。
x=0:.01:pi/2; figure(1); plot(x,tan(x),'-ro')     %ymax=tan(1.57),而其餘數據都很小，結果將
%使圖形難於進行觀察和判斷。
figure(2); plot(x,tan(x),'-ro'); axis([0, pi/2,0,5])   %對座標軸的範圍進行控制就可獲得較滿意的繪圖結果

(2) 顯示比例對繪圖結果的影響(Effect of display scaling on plotting results)
例：比較(Default, axis square, axis equal, axis tight)幾種不一樣的顯示方式的顯示效果。
t=0:pi/20:2*pi; figure(1);
subplot(2,1,1); plot(sin(t),2*cos(t)); grid on     %缺省狀態下的圖形比例
subplot(2,1,2); plot(sin(t),2*cos(t)); axis square; grid on    %正方形的顯示比例
figure(2)
subplot(1,2,1); plot(sin(t),2*cos(t)) ; axis equal; grid on           %具備相等的刻度比例
subplot(1,2,2); plot(sin(t),2*cos(t)); axis tight ; grid on              %緊縮形式

3．圖形標註(Marking on the figure)：MATLAB的圖形標註方法（表 6—7）
 title ：標題,
xlabel ：x軸標註,
ylabel ：y軸標註,
  text ：任意定位的標註                      
 gtext ：鼠標定位標註,
legent ：標註圖例

圖形標註能夠使用字母，數字，漢字或按規定的方法表示希臘字母。如：\pi表示π，\leq表示≤，\rm表示後面的字恢復爲正體字，\it表示斜體字，FontSize表示字體的大小， FontName表示字體的類型等。
能夠使用圖形窗口的Insert菜單，也能夠使用屬性編輯器，還能夠使用函數輸入的方法加標註,如下介紹相關函數的使用方法。

(1). 加註座標軸標識和圖形標題(Add axis labels and title of figure)
加註座標軸標識：xlabel(‘s’), ylabel(‘s’)
      圖形標題: title(‘s’)
例：加註座標軸標示和圖形標題。
    t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);
    plot(t,y)
    axis([0 2*pi,-1 1])
    xlabel('0 \leq \itt \rm \leq \pi','FontSize',16)
    ylabel('sin(t)','FontSize',20)
    title('正弦函數圖形','FontName','隸書','FontSize',20)

(2). 圖中加註文本(Add text in the figure)
text(x,y,’字符串’)
例：在上圖中加語句。
    t=0:pi/100:2*pi;
    y=sin(t);
    plot(t,y)
    axis([0 2*pi,-1 1])                               
    xlabel('0 \leq \itt \rm \leq \pi','FontSize',16)
    ylabel('sin(t)','FontSize',20)
    title('正弦函數圖形','FontName','隸書','FontSize',20)
    text(3*pi/4,sin(3*pi/4),'\leftarrowsin(t)=0.707', 'FontSize',16)
    text(pi,sin(pi),'\leftarrowsin(t)=0', 'FontSize',16)
    text(5*pi/4,sin(5*pi/4),'sin(t)=-0.707\rightarrow','FontSize',16,...

         'HorizontalAlignment','right')
句中：
leftarrow           表示加一個向左的箭頭
rightarrow          表示加一個向右的箭頭
HorizontalAlignment 表示右對齊水平排列

gtext('字符串'): 在圖形窗口上用鼠標直接在指定的位置上加註文本。

例：
    t=0:pi/100:2*pi;
    y=sin(t);
    plot(t,y)
    axis([0 2*pi,-1 1])
    xlabel('0 \leq \itt \rm \leq \pi','FontSize',16)
    ylabel('sin(t)','FontSize',20)
    title('正弦函數圖形','FontName','隸書','FontSize',20)
    gtext('MATLAB')

(3). 指定TeX字符
例：在標題中指定TeX字符
    t=0:pi/100:2*pi;
    alpha=-0.8;
    beta=15;
    y=sin(beta*t).*exp(alpha*t);
    plot(t,y)
    title('{\itAe}^{-\it\alpha\itt}sin\it\beta{\itt}\it\alpha<<\it\beta')
    xlabel('時間\mus.'),
    ylabel('幅值')
在title中的字符串表現的是 Aeαt   sinβt   α<<β
斜體Ae 上標斜體αt  斜體βt  斜體α  斜體β

(4). 在圖形中添加圖例框(Add legend in the figure)
legend(字符串1，字符串2，…)
例：在當前圖形中添加圖例說明。
    x=0:pi/10:2*pi;
    y1=sin(x);
    y2=0.6*sin(x);
    y3=0.3*sin(x);
    plot(x,y1,x,y2,'-o',x,y3,'-*')
    legend( '曲線1','曲線2','曲線3')
    legend('boxoff')
legend函數的其餘功能見（表 6—8）

4. 圖線形式和顏色(Style and color of plot)
(1). 圖線的形式: (style of plot)

  四種線形: 實線'-'，虛線'--'， 點線':'，點劃線'-'.
標記點類型：點'.', 圓'o', 加號'+', 星號'*', x符號'x', 方形's', 菱形'd', hexagram 'h'

            上三角△ '^', 下三角▽ 'v', 左三角'<', 右三角'>', 正五邊形'p'

 

命令：plot(x,y,'—'), plot(x1,y1,':’,x2,y2,'*')
例1：選擇不一樣的線形繪圖。    
    t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t); y2=sin(t-0.25); y3=sin(t-0.5);
    plot(t,y,'-',t,y2,'-',t,y3,':')
例2：選擇不一樣的標記點繪圖。
   t=0:pi/20:2*pi; x=t.^3; y=sin(t); plot(x,y,'o')

(2). 線的顏色(color of plot)

可選顏色： 紅r，綠g, 藍b, 黃y, 粉紅m, 青c, 黑k.
例：t=0:pi/20:2*pi;
    y=sin(t); plot(x,y,'r'), plot(x,y,'g+')

(3). 圖線的其餘屬性(other characters of plot)

設置圖線的寬度  : 'LineWidth'

標記點的邊緣顏色: 'MarkerEdgeColor'

填充顏色        : 'MarkerFaceColor'

標記點的大小    : 'MarkerSize'

例： 設置圖線的線形、顏色、寬度、標記點的顏色及大小。     t=0:pi/20:pi; y=sin(4*t).*sin(t)/2;     plot(t,y,'-bs','LineWidth',2,'MarkerEdgeColor','k', 'MarkerFaceColor', 'y','MarkerSize',10);