4.1二维曲线

matlab常用绘图函数

（1）plot函数的基本用法
plot(x,y)
其中，x和y分别用于存储x坐标和y坐标数据。
例：绘制一条折线。
```
  >> x = [2.5,3.5,4,5];
  >> y = [1.5,2.0,1,1.5];
  >> plot(x,y)
```

在这里插入图片描述
（2）最简单的plot函数调用格式
plot(x)

>> x = [1.5,2,1,1.5];
>> plot(x)

在这里插入图片描述
当plot函数的参数x是复数向量时，则分别以该向量元素实部和虚部为横、纵坐标绘制出一条曲线。

>> x = [1.5,2,1,1.5]; 
>> plot(x)
>> x = [2.5,3.5,4,5];
>> y = [1.5,2,1,1.5];
>> cx = x+y*i;
>> plot(cx)

在这里插入图片描述
（3）polot(x,y)函数参数的变化形式

当x是向量，y是矩阵时
如果矩阵y的列数等于x的长度，则以向量x为横坐标，以y的每个行向量为纵坐标绘制坐标曲线，曲线的条数等于y的行数。
如果矩阵y的行数等于x的长度，则以向量x为横坐标，以y的每个列向量为纵坐标绘制坐标曲线，曲线的条数等于y的列数。
例：绘制sinx、sin(2x)、sin(x/2)的函数曲线。
```
  >> x = linspace(0,2*pi,100);
  >> y = [sin(x);sin(2*x);sin(0.5*x)];
  >> plot(x,y)
```

在这里插入图片描述
当x、y时同型矩阵时，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。
（3）plot(x,y)函数参数的变化形式

>> t = 0:0.1:2*pi;
>> t1 = t';
>> x = [t1,t1,t1];
>> y = [sin(t1),sin(2*t1),sin(0.5*t1)];
>> plot(x,y)

在这里插入图片描述
（4）含多个输入参数的plot函数
plot(x1,y1,x2,y3,…,xn,yn)
其中，每一向量对构成一组数据点的横、纵坐标，绘制一条曲线。

>> t1=linspace(0,2*pi,10);
>> t2=linspace(0,2*pi,20);
>> t3=linspace(0,2*pi,100);
>> plot(t1,sin(t1),t2,sin(t2)+1,t3,sin(t3)+2)

在这里插入图片描述
（5）含选项的plot函数
plot（x,y,选项）

线型	颜色	数据点标记
“-”：实线	“r”：红色	"*"星号
“:”：虚线	“g”：绿色	“o”：圆圈
“-.”：点画线	“b”：蓝色	“s”：方块
“–”：双画线	“k”：黑色	“p”：五角星

*例：用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线 $y=2e^{-0.5x}\sin{2\pi x}$ *及其包络线。

x=(0:pi/50:2*pi);
y1=2*exp(-0.5*x).*[1;-1];
y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);
x1=0:0.5:6;
y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);
plot(x,y1,'k:',x,y2,'b--',x1,y3,'rp')

在这里插入图片描述
例：绘制函数 $\sin{\frac{1}{x}}$ 的图形。

>> x=0:0.005:0.2;
>> y=sin(1./x);
>> plot(x,y)

在这里插入图片描述

fplot函数（根据函数特性，自适应产生采样间隔）
（1）基本用法
fplot(f,lims,选项)
f代表一个函数，通常采用函数句柄的形式。lims为x轴的取值范围，用二元向量[xmin,xmax]描述，默认值为[-5,5]。选项定义与plot函数相同。

*例：采用fplot函数绘制函数 $\sin{\frac{1}{x}}$ 的图形。

>> fplot(@(x)sin(1./x),[0,0.2],'b')

在这里插入图片描述
（2）双输入函数参数的用法
fplot(funx,funy,tlims,选项)
funx、funy代表函数，通常采用函数句柄的形式。
tlims为参数函数funx和funy的自变量的取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述。

*例：已知螺旋线的参数方程，绘制曲线。
$\begin{cases} x=t \cdot sint \\ y=t \cdot cost \end{cases}$

>> fplot(@(t)t.*sin(t),@(t)t.*cos(t),[0,10*pi],'r')

在这里插入图片描述

4.2绘制图形的辅助操作

给图形添加标注

title(图形标题)
xlabel(x轴说明)
ylabel(y轴说明)
text(x,y,图形说明)
legend(图例1,图例2,…)

title函数
①title函数的基本用法
title(图形标题)

例：绘制 $[-2\pi,2\pi]$ 区间的正弦曲线并给图形添加标题。

>> x=-2*pi:0.05:2*pi;
>> y=sin(x);
>> plot(x,y)
>> title('y=sin(x)')

在这里插入图片描述
②在图形标题中使用Latex格式控制符

>>title(‘y=cos{\omega}t’)   
>>title('y=e^{axt}')
>>title('X_{1}{\geq}X_{2}')
>>title('{\bf y=cos{\omega}t+{\beta}}')

③含属性设置的title函数
title(图形标题,属性名,属性值)
Color属性：

>>title('y=cos{\omega}t','Color','r')

FontSize属性：

>>title('y=cos{\omega}t','FontSize',24 )

xlabel和ylabel函数

>> x=-2*pi:0.05:2*pi;
>> y=sin(x);
>> plot(x,y)
>> title('y=sin(x)')
>> xlabel('-2\pi \leq x \leq 2\pi')

在这里插入图片描述

text函数和gtex函数
text(x,y,说明)
gtext(说明)

 >> text(-2*pi,0,'-2{\pi}')
 >> text(3,0.28,'\leftarrow sin(x)')

在这里插入图片描述

legend函数zheng

例：绘制不同频率的正弦曲线并用图例标注曲线。

>> x = linspace(0,2*pi,100);
>> plot(x,[sin(x);sin(2*x);sin(3*x)])
>> legend('sin(x)','sin(2x)','sin(3x)')

在这里插入图片描述

坐标控制

axis函数
axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])
axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度
axis square：产生正方形坐标系(默认为矩形)
axis auto：使用默认设置
axis off：取消坐标轴
axis on：显示坐标轴
```
 >> x=[0,1,1,0,0];
 >> y=[0,0,1,1,0];
 >> plot(x,y)
```

在这里插入图片描述

>> axis([-0.1,1.1,-0.1,1.1])
>> axis equal;

在这里插入图片描述

给坐标系加网格和边框
加网格
grid on
grid off
grid
加边框
box on
box off
box

例：绘制 $\sin x$ 、 $sin{2x}$ 、 $sin{(x/2)}$ 的函数曲线并添加图形标注。

>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> y=[sin(x);sin(2*x);sin(0.5*x)];
>> plot(x,y)
>> axis([0,7,-1.2,1.2])
>> title('不同频率正弦函数曲线');
>> xlabel('Variable X');ylabel('Variable Y');
>> text(2.5,sin(2.5),'sin(x)');
>> text(1.5,sin(2*1.5),'sin(2x)');
>> text(5.5,sin(0.5*5.5),'sin(0.5x)');
>> legend('sin(x)','sin(2x)','sin(0.5x)');
>> grid on

在这里插入图片描述

图形保持

在已存在的图形上添加新图形
hold on
hold off
hold
例：用图形保持功能绘制两个同心圆。

>> t=linspace(0,2*pi,100);
>> x=sin(t);y=cos(t);
>> plot(x,y,'b');
>> hold on
>> plot(2*x,2*y,'r--')
>> grid on
>> axis([-2.2,2.2,-2.2,2.2])
>> axis equal

在这里插入图片描述

图形窗口的分割

子图：同一图形窗口中不同坐标系下的图形。
subplot函数：
subplot(m,n,p)
m和n将制定图形窗口分成m×n个绘图区，p制定当前活动区。

>> subplot(2,2,1);
>> x=linspace(0,2*pi,60);
>> y=sin(x);
>> plot(x,y)
>> title('sin(x)');
>>> axis([0,2*pi,-1,1]);

在这里插入图片描述

>> x=linspace(0,2*pi,60);
>> subplot(2,2,1)
>> plot(x,sin(x)-1);
>> title('sin(x)-1');axis([0,2*pi,-2,0])
>> subplot(2,1,2)
>> plot(x,cos(x)+1)
>> title('cos(x)+1');axis([0,2*pi,0,2])
>> subplot(4,4,3)
>> plot(x,tan(x));
>> title('tan(x)');axis([0,2*pi,-40,40])
>> subplot(4,4,8)
>> plot(x,cos(x));
>> title('cos(x)');axis([0,2*pi,-35,35])

在这里插入图片描述

4.3其他形式的二维图形

其他坐标系下的二维曲线图

对数坐标图
semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)
semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)
loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)

例：绘制 $\frac{1}{x}$ 的直角线性坐标图和三种对数坐标图。

>> x=0:0.1:10;
>> y=1./x;
>> subplot(2,2,1);
>> plot(x,y)
>> title('plot(x,y)');subplot(2,2,2);
>> semilogx(x,y)
>> title('semilogx(x,y)');grid on
>> subplot(2,2,3);
>> semilogy(x,y)
>> title('semilogy(x,y)');grid on
>> subplot(2,2,4);
>> loglog(x,y)
>> title('loglog(x,y)');grid on

在这里插入图片描述

例：按极坐标方程 $\rho=1-\sin\theta$ 绘制心形曲线。

>> t=0:pi/100:2*pi;
>> r=1-sin(t);
>> subplot(1,2,1)
>> polar(t,r)
>> subplot(1,2,2)
>> t1=t-pi/2;
>> r1=1-sin(t1);
>> polar(t,r1)

在这里插入图片描述

统计图

条形类图

条形图
bar函数
barh函数
bar(y,style)
参数y是数据，选项style用于制定分组排列模式。
style：
“grouped”：簇状分组
“stacked”：堆积分组

例：绘制分组条形图。

>> y=[1,2,3,4,5;1,2,1,2,1;5,4,3,2,1];
>> subplot(1,2,1)
>> bar(y)
>> title('Group')
>> subplot(1,2,2)
>> bar(y,'stacked')
>> title('Stack')

在这里插入图片描述

直方图
hist函数
hist(y)
hist(y,x)
其中，参数y是要统计的数据，x用于指定区间的划分方式。
例：绘制服从高斯分布的直方图。

 >> y=randn(500,1);
 >> subplot(2,1,1);
 >> hist(y);
 >> title('高斯分布直方图');
 >> subplot(2,1,2);
 >> x=-3:0.2:3;
 >> hist(y,x);
 >> title('指定区间中心点的直方图')

在这里插入图片描述

rose函数
rose(theta,x)
其中，参数theta用于确定每一区间与原点的角度，选项x用于指定区间的划分方式。
例：绘制高斯分布数据在极坐标下的直方图。

>> y=randn(500,1);
>> theta=y*pi;
>> rose(theta)
>> title('在极坐标下的直方图')

在这里插入图片描述

面积类图形

扇形图
pie函数
pie(x,explode)
其中，参数x存储待统计数据，选项explode控制图块的显示模式。
例：某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别为：5、17、23、9、4，用扇形统计图作成绩统计分析。
```
 >> score=[5,17,23,9,4];
 >> ex=[0,0,0,0,1];
 >> pie(score,ex)	
 >> legend('优秀','良好','中等','及格','不及格','location','eastoutside')
```

在这里插入图片描述
2. 面积图
area函数
与plot函数用法相同，只是填充了颜色。

散点类图形

scatter函数：散点图
scatter(x,y,选项,‘filled’)
参数x、y用于定位数据点，选项用于指定线型、颜色、数据点标记。
例：以散点图形式绘制桃心曲线，曲线参数方程如下：
$\begin{cases} x = 16sin^3t\\ y = 13cost-5cos(2t)-2cos(3t)-cos(4t) \end{cases}$

>> t=0:pi/50:2*pi;
>> x=16*sin(t).^3;
>> y = 13*cos(t) - 5*cos(2*t) - 2*cos(3*t) - cos(4*t);
>> scatter(x,y,'rd','filled')

在这里插入图片描述

stairs函数：阶梯图
stem函数：杆图

矢量图形

compass函数：罗盘图
feather函数：羽毛图
quiver函数：箭头图
quiver(x,y,u,v)
其中，(x,y)指定矢量起点，(u,v)指定矢量终点。
例：已知向量A、B，求A+B，并用矢量图表示。

>> A=[4,5];B=[-10,0];C=A+B;
>> hold on;
>> quiver(0,0,A(1),A(2));
>> quiver(0,0,B(1),B(2));
>> quiver(0,0,C(1),C(2));
>> text(A(1),A(2),'A');
>> text(B(1),B(2),'B');
>> text(C(1),C(2),'C');
>> axis([-12,6,-1,6])
>> grid on

在这里插入图片描述

4.4三维曲线

plot3函数

plot3函数基本用法
plot3(x,y,z)
例：绘制一条空间折线。

>> x=[0.2,1.8,2.5];
>> y=[1.3,2.8,1.1];
>> z=[0.4,1.2,1.6];
>> plot3(x,y,z)
>> grid on
>> axis([0,3,1,3,0,2]);

在这里插入图片描述
例：绘制螺旋线 $\begin{cases}x=sint+t\cdot cost\\y=cost-t\cdot sint (0\leq t\leq 10\pi)\\z=t\end{cases}$ 。

>> t=linspace(0,10*pi,200);
>> x=sin(t)+t.*cos(t);
>>y=cos(t)-t.*sin(t);
>>z=t;
>> subplot(1,2,1)
>> plot3(x,y,z)
>> grid on
>> subplot(1,2,2)
>> plot3(x(1:4:200),y(1:4:200),z(1:4:200))
>> grid on

在这里插入图片描述

fplot3函数

fplot3(funx,funy,funz,tlims)
例：绘制墨西哥帽顶曲线，曲线参数方程为： $\begin{cases}x=e^{-t/10}sin(5t)\\y==e^{-t/10}cos(5t)t\in [-12,12]\\z=t\end{cases}$

>> xt=@(t)exp(-t/10).*sin(5*t);
>> yt=@(t)exp(-t/10).*cos(5*t);
>> zt=@(t)t;
>> fplot3(xt,yt,zt,[-12,12])

在这里插入图片描述

在fplot3函数中，也可以指定曲线的线型、颜色和数据点标记。

>> xt=@(t)exp(-t/10).*sin(5*t);
>> yt=@(t)exp(-t/10).*cos(5*t);
>> zt=@(t)t;
>> fplot3(xt,yt,zt,[-12,12],'b-')

在这里插入图片描述

4.5三维曲面

平面网格数据的生成

利用矩阵运算生成

 >> x=2:6;
 >> y=(3:8)';
 >> X=ones(size(y))*x;
 >> Y=y*ones(size(x));

利用meshgrid函数生成
[X,Y]=meshgrid(x,y)
其中，参数x、y为向量，存储网格点坐标的X、Y为矩阵。
```
 >> x=2:6;
 >> y=(3:8)';
 >> [X,Y]=meshgrid(x,y);
```

例：绘制空间曲线。

>> x=2:6;
>> y=(3:8)';
>> [X,Y]=meshgrid(x,y);
>> Z=randn(size(X));
>> plot3(X,Y,Z);
>> grid on

在这里插入图片描述

绘制三维曲面的mesh函数和surf函数

mesh(x,y,z,c)
surf(x,y,z,c)
c用于指定颜色。
例：绘制三维曲面图 $z=x e^{ -x^2-y^2}$ 。

>> t=-2:0.2:2;
>> [X,Y]=meshgrid(t);
>> Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);
>> subplot(1,3,1)
>> mesh(X,Y,Z)
>> subplot(1,3,2)
>> surf(X,Y,Z);
>> subplot(1,3,3)
>> plot3(X,Y,Z);
>> grid on

在这里插入图片描述
mesh函数和surf函数的其他调用格式：
mesh(z,c)
surf(z,c)
当x、y省略时，z矩阵的第2维下标当作x轴坐标，z矩阵的第1维下标当作y轴坐标。

>> t=1:5;
>> z=[0.5*t;2*t;3*t];
>> mesh(z);

在这里插入图片描述
此外还有
带等高线的三维网格曲面函数meshc
带底座的三维网格曲面函数meshz
具有等高线的曲面函数surfc
具有光照效果的曲面函数sufl

例：用4种方式绘制函数 $z=(x+1)^2+(y-2)^2-1$ 的曲面图，其中 $x\in[0,2],y\in[1,3]$ 。

>> [x,y]=meshgrid(0:0.1:2,1:0.1:3);
>> z=(x-1).^2+(y-2).^2-1;
>> subplot(2,2,1)
>> meshc(x,y,z);title('meshc(x,y,z)')
>> subplot(2,2,2)
>> meshz(x,y,z);title('meshz(x,y,z)')
>> subplot(2,2,3)
>> surfc(x,y,z);title('surfc(x,y,z)')
>> subplot(2,2,4)
>> surfl(x,y,z);title('surfl(x,y,z)')

在这里插入图片描述

标准三维曲面

sphere函数
[x,y,z]=sphere(n)

cylinder函数
[x,y,z]=cylinder(R,n)

例：用cylinder函数分别绘制柱面、花瓶和圆锥面。

 >> subplot(1,3,1);
 >> [x,y,z]=cylinder;
 >> surf(x,y,z);
 >> subplot(1,3,2);
 >> t=linspace(0,2*pi,40);
 >> [x,y,z]=cylinder(2+cos(t),30);
 >> surf(x,y,z);
 >> subplot(1,3,3);
 >> [x,y,z]=cylinder(0:0.2:2,30);
 >> surf(x,y,z)

在这里插入图片描述

peaks函数
多峰函数：
$f(x,y)=3(1-x^2)e^{-x^2-(y+1)^2}-10{\frac{x}{5}-x^3-y^5}e^{-x^2-y^2}-\frac{1}{3}e^{-(x+1)^2-y^2}$

peaks函数的调用格式：
peaks(n)
peaks(V)
peaks(x,y)
peaks

>> p1=peaks(10);
>> p2=peaks;
>> p3=peaks(-3:0.2:3);
>> [x,y]=meshgrid(-2:0.1:2,0:0.1:5);
>> p4=peaks(x,y);

fmesh函数和fsurf函数

fmesh(funx,funy,funz,uvlims)
fsurf(funx,funy,funz,uvlims)

例：绘制螺旋曲面 $\begin{cases}x=usinv \\y=-ucosv,-5<u<5,-5<v<2\\z=v\end{cases}$ 。

>> funx=@(u,v)u.*sin(v);
>> funy=@(u,v)-u.*cos(v);
>> funz=@(u,v)v;
>> fsurf(funx,funy,funz,[-5,5,-5,-2])
>> hold on
>> fmesh(funx,funy,funz,[-5,5,-2，2])
>> hold off

在这里插入图片描述

4.6图形修饰处理

渲染、烘托图形的表现效果，传达更多的信息。

视点处理

view函数基本用法
view(az,el)
az为方位角，el为仰角。
例：绘制函数 $z=(x+1)^2+(y-2)^2-1$ 的曲面，并从不同视点展现曲面$。

	>> [x,y]=meshgrid(0:0.1:2,1:0.1:3);
	>> z=(x-1).^2+(y-2).^2-1;
	>> subplot(2,2,1);mesh(x,y,z)
	>> title('方位角=-37.5{\circ},仰角=90{\circ}')
	>> subplot(2,2,2);mesh(x,y,z)
	>> view(0,90);title('方位角=0{\circ},仰角=90{\circ}')
	>> subplot(2,2,3);mesh(x,y,z)
	>> view(90,0);title('方位角=90{\circ},仰角=0{\circ}')
	>> subplot(2,2,4);mesh(x,y,z)
	>> view(-45,-60);title('方位角=-45{\circ},仰角=-60{\circ}')

在这里插入图片描述

色彩处理

颜色的向量表示[R G B]
色图(Colormap)
色图矩阵
内建色图：冷暖色图、四季色图、灰度色图…
指定当前图形使用的色图
colormap cmapname
colormap(cmap)
```
 >> surf(peaks)
 >> colormap hot
```

在这里插入图片描述
创建色图矩阵：
色图矩阵的每一行是RGB三元组。可以自定义色图矩阵，也可以调用MATLAB提供的函数来定义色图矩阵。
例：创建一个灰色系列色图矩阵。

>> c=[0,0.2,0.4,0.6,0.8,1]';
>> cmap=[c,c,c];
>> surf(peaks)
>> colormap(cmap)

在这里插入图片描述

三维图形表面的着色

shading faceted	shading flat	shasing interp
将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，网格线是黑色。	将每个网格片用同一个的颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色。	在网格片内采用颜色插值处理。

例：使用同一色图，以不同着色方式绘制圆锥体。

>> [x,y,z]=cylinder(pi:-pi/5:0,10);
>> colormap(lines);
>> subplot(1,3,1);
>> surf(x,y,z);shading flat
>> subplot(1,3,2);
>> surf(x,y,z);shading interp
>> subplot(1,3,3);
>> surf(x,y,z)

在这里插入图片描述

裁剪处理

将图形中需要裁剪部分对应的函数值设置为NaN。

例：绘制 $3 / 4$ 圆。

>> t = linspace(0,2*pi,100);
>> x = sin(t);
>> y = cos(t);
>> p = y>0.5;
>> y(p)=NaN;
>> plot(x,y)
>> axis([-1.1,1.1,-1.1,1.1])
>> axis square
>> grid on

在这里插入图片描述
例：绘制 $3 / 4$ 球面。

>> [X,Y,Z]=sphere(60);
>> p=Z>0.5;
>> Z(p)=NaN;
>> surf(X,Y,Z)
>> axis([-1,1,-1,1,-1,1])
>> axis equal
>> view(-45,20)

在这里插入图片描述

4.7交互式绘图工具

“绘图”选项卡

在这里插入图片描述

绘图工具

显示绘图工具
- “显示绘图工具和停靠图形”按钮
- 命令行窗口输入命令
```
  >>plottools
```

图形窗口绘图工具

在这里插入图片描述

图形窗口菜单和工具栏

原文链接：https://blog.csdn.net/VIAww/article/details/122777211

matlab绘图

MATLAB绘图

4.1二维曲线

4.2绘制图形的辅助操作

给图形添加标注

坐标控制

图形保持

图形窗口的分割

4.3其他形式的二维图形

其他坐标系下的二维曲线图

统计图

条形类图

面积类图形

散点类图形

矢量图形

4.4三维曲线

plot3函数

fplot3函数

4.5三维曲面

平面网格数据的生成

绘制三维曲面的mesh函数和surf函数

标准三维曲面

fmesh函数和fsurf函数

4.6图形修饰处理

视点处理

色彩处理

裁剪处理

4.7交互式绘图工具

“绘图”选项卡

绘图工具

图形窗口绘图工具

图形窗口菜单和工具栏