第四章MATLAB课件.ppt
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1、第四章 计算数据可视化,目录,4.1 二维图形 4.2 三维图形 4.3 图形色彩处理 4.4 句柄图形技术 4.5 图像显示技术 4.6 动画制作,matlab语言的绘图功能 不仅能绘制几乎所有的标准图形,而且其表现形式也是丰富多样的。 matlab语言不仅具有高层绘图能力,而且还具有底层绘图能力句柄绘图方法。 在面向对象的图形设计基础上,使得用户可以用来开发各专业的专用图形。,Matlab绘图的一般步骤 (1)输入图形的数据信息; (2)调用绘图函数进行绘图; (3)设置图形属性,包括坐标轴标注、颜色设置、线型设置等,以达到较为理想的表现形式这个步骤也可以和(2)合并,通过对绘图命令增加后
2、缀形式直接实现; (4)输出或打印文件图形。 注:其中(2)和(3)是绘图技术所要掌握的重点,而图形属性和图形对象的处理方法是绘图技术的难点。,第一节 二维绘图,(一)plot 最基本的二维图形指令 plot的功能: plot命令自动打开一个图形窗口Figure 用直线连接相邻两数据点来绘制图形 根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴,将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上,可自定坐标轴,可把x, y 轴用对数坐标表示,如果已经存在一个图形窗口,plot命令则清除当前图形,绘制新图形 可单窗口单曲线绘图;可单窗口多曲线绘图;可单窗口多曲线分图绘图;可多窗口绘图 可任意设定曲线颜色和线型 可给图形加坐
3、标网线和图形加注功能,plot的调用格式,plot(x) 缺省自变量绘图格式,x为向量, 以x元素值为纵坐标,以相应元素下标为横坐标绘图 plot(x,y) 基本格式,以y(x)的函数关系作出直角坐标图,如果y为nm的矩阵,则以x 为自变量,作出m条曲线 plot(x1,y1,x2,y2) 多条曲线绘图格式 plot(x,y,s) 开关格式,开关量字符串s设定曲线颜色和绘图方式,使用颜色字符串的前13个字母,如 yellowy表示等。 或plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2,),S的标准设定值如下:,表4.1 线型选项,表4.2 颜色选项,表4.3 标记符号选项,1. 单窗口单曲线绘图
4、,例1: x=0, 0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14 x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7 plot (x),2. 单窗口多曲线绘图,例2: t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); plot(t,y,t,y1,t,y2),y,y1,y2,plot函数的输入参数是矩阵形式 当plot函数的输入参数是矩阵形式时,这时将在同一坐标中以不同颜色绘制多根曲线。 (1)当x是行(列)向量,y是矩阵且y的列(行)维数与x的列(行)维数相同,则绘制出多根不同颜色的曲线,这些曲线的横坐标均为x。 例3. 在
5、同一坐标内绘制简谐振动曲线 y=sin(t+pi/4)和 y=2sin(2t+pi/8) t=-4*pi:0.05:4*pi; y=sin(t+pi/4);2*sin(2*t+pi/8); plot(t,y),(2)当x,y是同维矩阵时,则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线,曲线条数等于矩阵的列数。 例3也可以通过以下程序来实现。 t=-4*pi:0.05:4*pi; t=t; x=t,t; y=sin(t+pi/4);2*sin(2*t+pi/8); plot(t,y),plotyy函数 plotyy函数有两个纵坐标轴,可以使得两条幅值相差悬殊的曲线在同 一副图上绘制出来。该函数的调
6、用格式为 plotyy(t1,y1,t2,y2) 例. t=0:0.1:2*pi; plotyy(t,0.01*sin(t),t,cos(t);,图形保持 一般情况下,绘图命令每执行一次就刷新当前图形窗口,图形窗口原有图形将不复存在。若希望在已存在的图形上再继续添加新的图形,可以使用图形保持命令hold. hold on/hold off命令是保持原有图形还是刷新原有图形。 例3也可以通过以下程序来实现。 t=-4*pi:0.05:4*pi; y1=sin(t+pi/4); plot(t,y1) hold on y2=2*sin(2*t+pi/8); plot(t,y2) hold off,3
7、. 设置曲线样式,Matlab提供了一些绘图选项,用于确定所绘制曲线的线型曲线的线型、 颜色和数据点标记符号。这些选项分别见表4.1至4.3,它们可以组合使 用。例如,“b-.”表示蓝色点划线,“y:d”表示黄色虚线并用菱形标记数据 点。当选项省略时,Matlab规定一律用实线,颜色将根据曲线的先后顺 序依次采用表4.2给出的前7种颜色。,要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项,其调用格式为 plot(x1,y1,选项1, x2,y2,选项2,xn,yn,选项n ) 例4 在同一坐标内,分别用不同线型和颜色绘制函数 y=0.2*exp(-0.5*x)cos(4*pi*x) y=2*exp
8、(-0.5*x)cos(pi*x) 的图像,标注两曲线的交点. x=0:2*pi/1000:2*pi; y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x) ; y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x) ; k=find(abs(y1-y2)x3=x(k); y3=0.2*exp(-0.5*x3).*cos(4*pi*x3); plot(x,y1,x,y2,k:,x3,y3,ro),4. 图形标识,在绘制图形的同时,可以对图形加一些说明,如图形的名称、坐标轴 的说明和图形某一部分的含义等,这些操作称为图形标注。为图形加标 注,可使图形的意义更加明确,可读性更强,有关图形
9、标注函数的调用 格式为 title(图形名称) xlabel(x轴说明) ylabel(y轴说明) zlabel(z轴说明) text(x,y,图形说明) legend(string1,string2) title和xlabel,ylabel,zlabel函数分别用于说明图形名称和坐标轴的名称。 text函数是在(x,y)处添加图形说明。,例: t=0:0.2:2*pi; plot(t,sin(t),t,cos(t),+); xlabel(x),ylabel(y); title(sin(x) and cos(x); legend(sin wave,cos wave),5. 坐标控制,在绘制图形
10、的同时,可以自动根据要绘制曲线的数据的范围选择合适 的坐标刻度,使得曲线尽可能清晰地显示出来。但是如果用户对坐标系 不满意,可以利用axis函数对其重新设定。该函数的调用格式为 axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) axis函数功能丰富,常用格式还有: axis equal,横,纵坐标采用等长刻度; axis square,产生正方形坐标系(缺省为矩形); axis auto ,使用缺省设置; axis off ,取消坐标轴; axis on ,显示坐标轴; 给坐标加网格线用grid命令来控制,grid on表示加网格线,grid off表示不加网格线。,例5
11、: 作曲线y=x(1-x)在0,1上转动切线,从几何上说明水平切线的存在 性。 close axis(0,1,0,1) hold on x=0:0.005:1; y=x.*(1-x); plot(x,y,r) x0=0:0.05:1; y0=x0.*(1-x0); n=length(x0); ybar=1-2*x0; for i=1:n for x1=0:0.01:1 y1=y0(i)+ybar(i)*(x1-x0(i); plot(x1,y1,k) end pause(0.1) end plot(0,1,1/4,1/4,k) xlabel(x轴) ylabel(y轴) title(水平切线的
12、存在性演示) text(0.4,0.2,y=x(1-x) hold off,6. 单窗口多曲线分图绘图,subplot 子图分割命令 调用格式: subplot(m,n,p) 按从左至右, 从上至下排列,行,列,绘图序号,subplot(1,3,1); plot(t,y) subplot(1,3,2); plot(t,y3) subplot(1,3,3); plot(t,y2),subplot(3,1,1); plot(t,y) subplot(3,1,2); plot(t,y3) subplot(3,1,3); plot(t,y2),7. 多窗口绘图,figure(n) 创建窗口函数,n为窗
13、 口顺序号。 t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); plot(t,y) 自动出现第一个窗口 figure(2) plot(t,y1) 在第二窗口绘图 figure(3) plot(t,y2) 在第三窗口绘图,(二)其他二维图形 二维数据曲线图除采用直角坐标系外,还可采用极坐标。 1、极坐标图 ploar函数用来绘制极坐标图,其调用格式为 ploar(theta,rho,选项) 其中,theta为极坐标极角,rho为极坐标极半径,选项内容与plot函 数相似。 例6:绘制四叶玫瑰线r=cos 2*theta,并标记数据点。
14、 theta=0:pi/50:2*pi; r=cos(2*theta); polar(theta,r,*) title(四叶玫瑰线),例7:绘制极坐标绘图 t=0:2*pi/90:2*pi;y=cos(4*t);polar(t,y),例8:用动画演示刘徽割圆术 close %关闭当前图形窗口 clear all %清除命令空间中的一切变量 n=input(请输入内接正多边形的最大边数n(2)n=); t=0:0.005:2*pi; x=cos(t); y=sin(t); for side=3:n plot(x,y,*) %画单位圆 axis square %设置坐标系为正方形 hold on
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