第五講數據和函數的可視化——matlab語言豐富的圖形表現方法，使得數學計算結果可以方便地、多樣性地實現可視化，這是其它語言所不能比擬的。matlab語言的繪圖功能

能繪制幾乎所有的標準圖形，且表現形式豐富多樣。具有高層繪圖能力，還有底層繪圖能力——句柄繪圖方法。在面向對象的圖形設計基礎上，使得用戶可以用來開發各專業的專用圖形。本章要點§1二維繪圖

1.1plot——最基本的二維圖形指令

1.2fplot——繪制函數圖的函數

1.3ezplot——一元函數簡易繪圖函數§2三維繪圖

2.1三維線圖

2.2三維網線圖、曲面圖

2.3動畫效果§1二維繪圖1.plot——最基本的二維圖形指令plot的功能：

plot命令自動打開一個圖形窗口Figure

用直線連接相鄰兩數據點來繪制圖形根據圖形坐標大小自動縮擴坐標軸,自動標注數據標尺及單位標注plot的調用格式

plot(x,’s’)——(1)x為向量時:以x元素值為縱坐標，以相應元素下標為橫坐標繪圖

(2)x為矩陣時:按列繪曲線

plot(x,y,’s’)——(1)以(x,y)為坐標對作曲線

(2)y為n×m的矩陣，則以x(n個元素)為自變量，作出m條曲線plot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’)——多條曲線繪圖格式‘s’開關格式，開關量字符串s設定曲線顏色和繪圖方式，使用顏色字符串的前1~3個字母，如yellow—yel（或y或ye）表示等。S的標準設定值如下：

字母顏色標點線型

y黃色·點線

m粉紅○圈線

c亮藍××線

r大紅＋＋字線

g綠色星形線

b藍色－實線

w白色：虛線

k黑色－·(--)點劃線1.1單窗口單曲線繪圖例1：離散數據的可視化

x=[0,0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14][x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,]plot(x,'*r'),holdon,plot(x)1.2單窗口多曲線繪圖例2：t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);%方法一:plot(t,y,t,y1,t,y2)

方法二:plot(t,[y’,y1’,y2’])

方法三:plot(t,y,’r’),holdon,plot(t,y1,’g’),plot(t,y2,’b’)例3(L6.2-8)：畫出函數和積分在[0，4]區間上的曲線。clf;dx=0.1;x=0:dx:4;y=x.*sin(x);s=cumtrapz(y)*dx;q3=trapz(x,y)

s(end)plotyy(x,y,x,s)text(0.5,0,'\fontsize{14}\ity=xsinx')sint='{\fontsize{16}\int_{\fontsize{8}0}^{x}}';text(2.5,3.5,['\fontsize{14}\its=',sint,…'xsinxdx'])梯形法求累計積分\后為繪圖精細指令1.3單窗口多曲線分圖繪圖subplot——子圖分割命令調用格式：

subplot(m,n,p)——按從左至右，從上至下排列行列繪圖序號例4：t=0:pi/100:2*pi;

y=sin(t);y1=sin(t+0.25);

y2=sin(t+0.5);y3=cos(t);

subplot(2,2,1);plot(t,y)

subplot(2,2,2);plot(t,y1,'k')

subplot(2,2,3);plot(t,y3,'k')

subplot(2,2,4);plot(t,y2)subplot('position',[leftbottomwidthheight])例5：subplot('position',[0.50.50.450.45])subplot('position',[0.050.50.40.45])subplot('position',[0.20.050.60.4])例6：

clf;t=(pi*(0:1000)/1000)';

y1=sin(t);y2=sin(10*t);

y12=sin(t).*sin(10*t);

subplot(2,2,1),plot(t,y1);axis([0,pi,-1,1])

subplot(2,2,2),plot(t,y2);axis([0,pi,-1,1])

subplot('position',[0.2,0.05,0.6,0.45])

plot(t,y12,'b-',t,[y1,-y1],'r:');axis([0,pi,-1,1])1.4多窗口繪圖

figure(n)——創建窗口函數，n為窗口順序號。t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y)——自動出現第一個窗口figure(2)plot(t,y1)——在第二窗口繪圖figure(3)plot(t,y2)——在第三窗口繪圖1.5可任意設置顏色與線型例7(例2)：plot(t,y,'r-',t,y1,'g:',t,y2,'b*')1.6圖形加注功能將標題、坐標軸標記、網格線及文字注釋加注到圖形上，這些函數為：

title——給圖形加標題

xlable——給x軸加標注

ylable——給y軸加標注

text——在圖形指定位置加標注

gtext——用鼠標將標注加到圖形任意位置

gridon(off)——打開、關閉坐標網格線

legend(off)——添加(擦除)圖例

axis——控制坐標軸的刻度

ginput——用鼠標從二維圖形上獲取坐標例8：t=0:0.1:10y1=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('正弦和余弦曲線');legend('正弦','余弦')xlabel('時間t'),ylabel('正弦、余弦')gridaxissquare%使坐標軸為正方形

axis的用法還有：

axis([xminxmaxyminymax])——用行向量中給出的值設定坐標軸的最大和最小值。

如axis([-2205])axis(equal)——將兩坐標軸設為相等

axison(off)——顯示和關閉坐標軸的標記、標志

axisauto——將坐標軸設置返回自動缺省值2.fplot——繪制函數圖的函數fplot的調用格式:fplot(fun,lims)—

繪制函數fun在區間lims=[xmin

xmax

ymin

ymax]的函數圖。fplot(fun,lims,'corline')—以指定線形繪圖。[x,y]=fplot(fun,lims)—

只返回繪圖點的值,而不繪圖。用plot(x,y)來繪圖。例9：fplot調用格式例

functiony=funn(x)

y=[sin(x),tan(x),cos(x)];

>>fplot(‘funn’,2*pi*[-11-11])>>y=inline(‘sin(x)’)；fplot(y,2*pi*[-11])3.ezplot——一元函數簡易繪圖指令冠以“ez”字頭的指令為函數繪圖(ez意為簡易Easyto.見表6.8-1)。ezplot的調用格式：ezplot(F)—在x=[-22]*pi內繪制F(x)的函數圖ezplot(F,[xmin,xmax])—給定區間繪圖ezplot(F,[xmin,xmax],fig)—指定繪圖窗口繪圖。

F可以是字符表達式,符號函數,內聯函數,函數M文件.F只允許一個自由變量.注意：fplot(fun,lims,‘corline’)%fun為函數

plot(x，y)%x，y為數值型數組例10：ezplot('sin(x)','cos(x)')例11：symsttao;y=2/3*exp(-t/2)*cos(sqrt(3)/2*t);sint=int(y,t,0,tao);s=subs(sint,tao,t)subplot(1,2,1),ezplot(y,[0,4*pi]);gridsubplot(1,2,2),ezplot(s,[0,4*pi]);gridtitle('s=\int

y(t)dt')例12：階梯繪圖h2=[11;1-1];h4=[h2h2;h2-h2];h8=[h4h4;h4-h4];t=1:8;fori=1:8subplot(8,1,i);stairs(t,h8(i,:))axis('off')end§2三維繪圖三維繪圖的主要功能：繪制三維線圖繪制等高線圖繪制偽彩色圖繪制三維網線圖繪制三維曲面圖、柱面圖和球面圖繪制三維多面體并填充顏色1.三維線圖plot3——基本的三維圖形指令調用格式：plot3(x,y,z)——x,y,z是長度相同的向量plot3(X,Y,Z)——X,Y,Z是維數相同的矩陣plot3(x,y,z,’s’)——帶開關量plot3(x1,y1,z1,'s1',x2,y2,z2,'s2',…)二維圖形的所有基本特性對三維圖形全都適用。定義三維坐標軸大小:axis([xminxmaxyminymaxzminzmax])gridon(off)繪制三維網格

text(x,y,z,‘string’)三維圖形標注子圖和多窗口也可以用到三維圖形中例13：繪制三維線圖t=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),‘k:')2.三維網線圖、曲面圖三維網線繪圖函數調用格式：

mesh(z)——以n*m維z矩陣列、行下標為x，y軸自變量時，畫網線圖

mesh(x,y,z)——x,y,z分別為三維空間的坐標位置

mesh(x,y,z,c)——畫由c指定用色的網線圖

x,y,z,c四個宗量是維數相同的矩陣.x,y是自變量“格點矩陣”,z是格點上的函數矩陣,c是指定各點用色的矩陣,缺省c則有c=z三維曲面繪圖函數調用格式：

surf(z)——以z矩陣列、行下標為x，y軸自變量時，畫曲面圖

surf(x,y,z)——x,y,z分別為三維空間的坐標位置

surf(x,y,z,c)——畫由c指定用色的網線圖

x,y,z,c四個宗量是維數相同的矩陣.x,y是自變量“格點矩陣”,z是格點上的函數矩陣,c是指定各點用色的矩陣,缺省c則有c=z例14(L6.3-2)：用曲面圖表現函數z=x^2+y^2

clf,x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);%生成x-y坐標"格點"矩陣

Z=X.^2+Y.^2;surf(X,Y,Z);%繪曲面圖

holdon;colormap(hot)stem3(X,Y,Z,‘bo’);%表現在格點上計算函數值figure(2),mesh(X,Y,Z)%繪曲線圖holdon;colormap(hot)三維網線圖曲面圖作圖要領x——1*m數組,y——1*n數組生成X,Y格點坐標——[X,Y]=meshgrid(x,y)表達式點運算——Z=X.^2+Y.^2X,Y,Z是n×m的數組，維數可任定默認方位角：37.5o，俯角30o。例15(L6.3-3)：透視演示

[X0,Y0,Z0]=sphere(30);%產生單位球面三維坐標