第9章二维图形63.ppt
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1、第九讲,二维图形,荆华 ,MATLAB使用详解2012学年选修课,M Matlab2012,第9讲 二维图形,MATLAB7.0不仅具有强大的数值计算功能,在数据可视化方面也是独占鳌头,可以满足广大用户各方面的需求。对于普通用户来说,抽象的数据往往是晦涩难懂的;但MATLAB通过图形编辑窗口和绘图函数方便地绘制二维、三维甚至多维的图形,把杂乱离散的数据以形象的图形显示出来,便大大有助于用户了解数据的性质和内在联系。,本讲着眼于MATLAB7.0的二维图形绘制,二维图形是MATLAB图形的基础,也是应用最广泛的图形类型之一,其主要内容包括: MATLAB7.0图形窗口的使用; 二维图形的绘制;
2、二维图形的编辑; 以及特殊二维图形的绘制;,第9讲 二维图形,9.1.1 二维图形绘图步骤,在MATLAB中用图形函数绘图的一般操作步骤分为7步,如表所示。下面以绘制一个简单三角函数的图形为例,详细介绍各个步骤。,应用举例:,例:用图形表示y=cosx-sinx,x-90,90 1)准备图形数据:选定数据的范围,选择对应范围的自变量,计算相应的函数值。 x=-pi/2:0.1:pi/2; y=cos(x)-sin(x); 2)选择图形的显示位置:系统默认图形窗口为“Figure 1”,如果需要在图形窗口中并列显示多个子窗口,则需要使用subplot指令来选择子图号。 figure(6); su
3、bplot(3,2,5),3)调用绘图指令并设置参数。此步是主要绘图步骤,调用plot函数绘制图形。 plot(x,y) 4)选择线形和标记属性。此步既可单独使用图形句柄设置,也可以与步骤3)同时进行。 plot(x,y,k-.*) 5)设置坐标轴范围及网格线。 axis(-pi,pi,-3,3) grid on 6)给出图形注释。 title(first figure); legend(y=cos(x)-sin(x); 7)图形输出。使用file中的save as选项,应用举例:,9.1.2 绘制二维图形,基本的二维绘图函数是plot函数,其余的函数都是围绕其发展扩充形成的。下面介绍MATL
4、AB7.0中调用plot函数的3种常用方式。 1) plot(X,S):参数 X 表示不同类型的数据,可以是实数向量、实数矩阵或复数矩阵;参数S是表示图形属性的字符串,图形属性包括线型、颜色和数据点型等,若缺省图形显示MATLAB默认设置。 2) plot(X,Y,S)一般来说,X数据作为横坐标,Y数据作为纵坐标数据。 3) plot(X1,Y1,S,X2,Y2,S,X3,Y3,S,)同时在图形窗口中绘制多条互不影响的连续曲线。,应用举例:,例1:x=-pi:0.5:pi; plot(X) 例2:x=magic(4); plot(x),9.1.3 快速绘图函数,通过调用plot函数,用户可以把
5、数值矩阵用图形表示出来,但在下面两种情况下,函数plot并不适用: 1)用户不想刻意控制自变量范围和函数值范围,而只是想大致了解数据的图形轮廓; 2)由于数据资料的不足,用户不能够掌握数据的细微变化规律和相互联系的时候。 此时,用户可以使用MATLAB提供的另外两个函数:fplot和ezplot。这两个函数称为“便捷绘图函数”,使用这两个函数进行绘图时,用户不需要设置,仅仅让系统内部自动调整自变量的范围和间隔。,应用举例:,例:绘制函数y=x(sinx-cosx)的图形。 syms x; y=x(sin(x)-cos(x); ezplot(y) 注意:使用ezplot函数时不可以在一个窗口绘制
6、多个图形。ezplot常用来绘制字符串表达式或符号表达式定义的函数。,9.1.4 绘制子图,MATLAB7.0的绘图功能十分灵活,不但可以在一个图形窗口中绘制多个完全独立的子图,称为绘制子图;也允许用户在一个图形中绘制多条曲线,称为图形叠绘。 当用户需要进行相关图形的比较或者是同类图形的分析时,比较方便的方式是把若干图形在同一个图形窗口显示出来。针对用户的这一点需要,MATLAB7.0提供了子图的绘制功能,并约定了符合常规思维习惯的分栏方式。例如,用户希望比较函数的平方、立方和四次方的函数曲线,那么可以输入如下代码,3个函数的图形分别作为子图显示在同一个图形窗口中。,子图绘制函数,subplo
7、t(m,n,p):把图形窗口分割为MN个子图,p为用户选择的子图的绘图位置。 subplot(m,n,p,replace)删除原坐标轴创建新坐标轴。,应用举例:, x=-pi:0.5:pi; y1=x.2; y2=x.3; y3=x.4; subplot(1,3,1) %子图绘图函数 plot(x,y1); title(y=x2) subplot(1,3,2) plot(x,y2); title(y=x3) subplot(1,3,3); plot(x,y3) title(y=x4),应用举例:,例:将一单图分割成9个子图,并选择子图3、5、7分别绘制正切、余旋和正旋函数的图形。 subplo
8、t(3,3,3) ezplot(tan) subplot(3,3,5) ezplot(cos) subplot(3,3,7) ezplot(sin) subplot(3,3,5,replace) %用新创建的空坐标轴代替原子图5的坐标轴。 subplot(1,1,1)或clf指令。%取消分图,恢复单图模式。,应用举例:,例:非均匀分图 在Matlab命令窗口中输入 subplot(1,3,2 3) subplot(1,3,1),应用举例:,在Matlab命令窗口中输入: subplot(2,2,2 4) subplot(2,2,1) subplot(2,2,3),9.1.5 图形叠绘,9.1.
9、4小节已经解决了“一个窗口绘制多图”的问题,本小节将介绍如何“一个坐标轴绘制多曲线”。在实际工作中,用户常常需要即已经绘制完成的图形上再次添加或删减图形,这时可以调用hold函数,hold函数的调用格式和功能如下: hold on:启动图形保持功能,在原图的基础上,再次绘制的图形将全部添加到图形窗口中,并自动调整坐标轴范围; hold off:关闭图形保持功能; hold:在图形保功能保持和关闭状态之间切换。,应用举例:,例: x=0:0.1:5; y1=x; plot(x,y1) hold on y2=5-x; plot(x,y2) hold off y2=5-x; plot(x,y2),当
10、多次在“开启”和“关闭”之间切换图形保持状态后,在判断状态时有可能出错,这时可以使用ishold函数查询状态。 ishold ans = 0,9.1.6 绘制双Y轴图形,当用户需要把同一个自变量的两个、甚至多个不同量纲、不同数量级的函数的图形绘制在同一个图形中时,使用常用的单坐标是不能有效解决问题的,但是调用双坐标图形绘制函数plotyy却可以方便地达到目的。plotyy函数具体的调用格式及具体功能如下: 1)plotyy(x1,y1,x2,y2):以左、右不同纵轴绘制x1 y1、x2 y2两条曲线; 说明:x1-y1数据对绘制左坐标轴,x2-y2数据对绘制右坐标轴,如果用户不使用底层绘图指令
11、改变坐标属性,则坐标范围和刻度都是系统自动产生的。,9.1.6 绘制双Y轴图形,2)plotyy(x1,y1,x2,y2,FUN):以左、右不同纵轴绘制x1 y1、x2 y2两条曲线,且两曲线形式由FUN指定; 3)plotyy(x1,y1,x2,y2,FUN1,FUN2):以左、右不同纵轴绘制x1 y1、x2 y2两条曲线,且两曲线形式分别由FUN1和FUN2指定。 说明:FUN、FUN1,FUN2是Matlab7.0允许的所有可以接受xy数据对的二维绘图函数。,应用举例:,例:绘制以下两个函数的图形y1=100e-x/10sinx和 y2=1/10e-x/2sin(10x) x=0:0.0
12、2:30; y1=100*eps(-0.1*x).*sin(x); plot(x,y1), y2=0.1*eps(-0.5*x).*sin(10*x); plot(x,y2) plotyy(x,y1,x,y2,plot) %由于两个函数曲线都是调用plot函数绘制一般二维曲线,故plotyy函数中的FUN参数是相同的plot,9.1.7 交互式绘图函数,为了方便绘制和分析图形,MATLAB7.0不但提供了plot、plotyy等图形绘制函数,还允许用户使用键盘鼠标等外设进行直接绘图。本小节介绍两个相关的函数:ginput。 ginput函数是通过鼠标来读取图形中任意一点的坐标,其常用调用格式如
13、下: 1)x,y = ginput(n):鼠标在图形上取n个数据点的坐标值(n为正整数),并保存在x,y中; 2)x,y = ginput:鼠标在图形上取若干数据点的坐标值,直到用户按“回车”键结束取点,并保存在x,y中。,应用举例:, x=-pi:.005:pi; y=sin(x); plot(x,y) a,b=ginput(2) %把鼠标移动到曲线的极值处(目视) a = 1.5576 1.5576 b = 0.9971 0.9971 说明:ginput函数只适用于二维图形。,9.2 编辑二维图形,为了使图形更加清晰易读并增加表现力,用户需要在完成图形初步绘制后,对图形的若干属性进行设置,
14、本节主要介绍如何设置以下常用二维图形属性: 曲线线型、颜色和数据点型; 图题的标注 坐标轴的标签 文本标注 图例的添加 坐标网格的添加,9.2.1 曲线的色彩、线型和数据点型,曲线的色彩、线型和数据点型参数定义,29,9.2.2 图题的标注,在MATLAB中,通常可以使用3种方式给图形添加图题: 使用Insert 菜单中的Title命令; 使用属性编辑器(Property Editor); 使用title函数。,应用举例:, x = 0:.1:2; y1=sin(x); y2 = sin(x-0.25); y3 = sin(x-0.5); plot(x,y1,-.b, x,y2,-r*, x,
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