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1、第第4章章MATLAB绘图绘图4.1 二维数据曲线图二维数据曲线图4.2 其它二维图形其它二维图形4.3 隐函数绘图隐函数绘图4.4 三维图形三维图形4.5 图形修饰处理图形修饰处理4.6 图像处理与动画设计图像处理与动画设计 不管是数值计算还是符号计算，无论计算不管是数值计算还是符号计算，无论计算多么完善，结果多么准确，人们还是难以直接多么完善，结果多么准确，人们还是难以直接从大量的数据中感受它们的具体含义和内在规从大量的数据中感受它们的具体含义和内在规律。人们希望通过图形直观感受科学计算结果律。人们希望通过图形直观感受科学计算结果的全局意义和许多内在本质。的全局意义和许多内在本质。MATL
2、AB除可靠的科学计算功能之外，还除可靠的科学计算功能之外，还具有非常强大的图形表达功能，既可绘制二维具有非常强大的图形表达功能，既可绘制二维图形，又可绘制三维图形，还可通过标注、视图形，又可绘制三维图形，还可通过标注、视点、颜色、光照等操作对图形进行修饰。点、颜色、光照等操作对图形进行修饰。MATLAB在两类绘图命令，一类是直接在两类绘图命令，一类是直接对图形句柄进行操作的对图形句柄进行操作的低层绘图命令低层绘图命令，另一，另一类是在低层命令基础上建立越来的类是在低层命令基础上建立越来的高层绘图高层绘图命令命令。高层绘图命令简单明了、方便高效。高层绘图命令简单明了、方便高效。利用高层绘图函数，
3、用户不需要过多考虑绘利用高层绘图函数，用户不需要过多考虑绘图细节，只需给出一些基本参数就能得到所图细节，只需给出一些基本参数就能得到所需的图形。需的图形。本章介绍二维和三维图形的高层绘图函本章介绍二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法。数以及其他图形控制函数的使用方法。4.1 二维数据曲线图二维数据曲线图 二维数据曲线是将平面坐标上的数据点连二维数据曲线是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。接起来的平面图形。4.1.1 绘制单根二维曲线绘制单根二维曲线 plot函数的基本调用格式为：函数的基本调用格式为：plot(x,y)其中其中x和和y为长度相同的向量为长度相同的向量
4、;存储存储x坐标数据坐标数据和和y坐标数据坐标数据。例例4-1 在在0 x2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x)程序如下：程序如下：nclc,clear,close allnx=0:pi/100:2*pi;ny=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);nplot(x,y)*注意指数函数与余弦函数之间要用注意指数函数与余弦函数之间要用点乘点乘运算！运算！例例4-2 绘制曲线绘制曲线程序如下：程序如下：nclc,clear,close allnt=0:0.1:2*pi;nx=t.*sin(3*t);ny=t.*sin(t).*sin(t);nplot(
5、x,y);2sin(3)sinxttytt plot函数最简单的调用格式是只包含一个输函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：入参数：plot(x)在这种情况下，当在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。条连续曲线，这实际上是绘制折线图。nclc,clear,close allnx=0:pi/100:2*pi;ny=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);nplot(x)nfigure,plot(y)当当x是复数向量时，则分别以向量元素是复数向量时
6、，则分别以向量元素实实部和虚部为横、纵坐标部和虚部为横、纵坐标绘制一条曲线。如下绘制一条曲线。如下面的程序可以绘制一个单位圆。面的程序可以绘制一个单位圆。nclc,clear,close allnt=0:0.01:2*pi;nx=exp(i*t);nplot(x)4.1.2 绘制多根二维曲线绘制多根二维曲线1plot函数的输入参数是矩阵形式函数的输入参数是矩阵形式(1)当当x是向量，是向量，y是有一维与是有一维与x同维的矩阵时，同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线则绘制出多根不同颜色的曲线。曲线条数等。曲线条数等于于y矩阵的另一维数，矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同被作为这些曲线共同的
7、横坐标。的横坐标。n clc,clear,close allnx=linspace(0,2*pi,100);ny=sin(x);1+sin(x);2+sin(x);nplot(x,y)(2)当当x,y是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的阵的列数列数。nclc,clear,close allnx1=linspace(0,2*pi,100);nx2=linspace(0,3*pi,100);nx3=linspace(0,4*pi,100);nx=x1;x2;x3;ny=sin(x1);1+
8、sin(x2);2+sin(x3);nplot(x,y)(3)对只包含一个输入参数的对只包含一个输入参数的plot函数，当输入参数是函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数列数。nclc,clear,close allnx1=linspace(0,2*pi,100);nx2=linspace(0,3*pi,100);nx3=linspace(0,4*pi,100);nx=x1;x2;x3;ny=sin(x1);1+sin(x2);2+sin(x3);nplot(x)
9、nfigure,plot(y)(4)当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。nclc,clear,close allnt=0:0.01:2*pi;nx=exp(i*t);ny=x;2*x;3*x;nplot(y)2含多个输入参数的含多个输入参数的plot函数函数调用格式为：调用格式为：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)(1)当输入参数都为向量时，当输入参数都为向量时，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分别组成一组向量对，分别组成一组向量对，每一每一组向量对的长度可以
10、不同组向量对的长度可以不同。每一向量对可以。每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。下列程序可以在同一坐标中制出多条曲线。下列程序可以在同一坐标中同时绘制出同时绘制出3条正弦曲线！条正弦曲线！n在同一坐标中绘制在同一坐标中绘制3条正弦曲线：条正弦曲线：nclc,clear,close allnx1=linspace(0,2*pi,100);nx2=linspace(0,3*pi,100);nx3=linspace(0,4*pi,100);nplot(x1,sin(x1),x2,1+sin(x2),x3,2+sin(x3)(2)当输
11、入参数有矩阵形式时，配对的当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。条数等于矩阵的列数。如例如例4-3所示所示。例例4-3 分析下列程序绘制的曲线。分析下列程序绘制的曲线。nclc,clear,close allnx1=linspace(0,2*pi,100);nx2=linspace(0,3*pi,100);nx3=linspace(0,4*pi,100);ny1=sin(x1);ny2=1+sin(x2);ny3=2+sin(x3);nx=x1;x2;x3;ny=y1;y2;y3;nplot(
12、x,y,x1,y1-1)3具有两个纵坐标标度的图形具有两个纵坐标标度的图形 在在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函绘图函数。调用格式为：数。调用格式为：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中:x1,y1对应一条曲线对应一条曲线;x2,y2对应另一条曲线。对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。数据对。例例4-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线用不同标
13、度在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：nclc,clear,close allnx=0:pi/100:2*pi;ny1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);ny2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);nplotyy(x,y1,x,y2)4图形保持图形保持 hold on/off 该命令控制是保持原有图形还该命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。命令在两种状态之间进行切换。例例4-5所示所示。例例4-5 采用
14、图形保持，在同一坐标内绘制曲线采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：nclc,clear,close allnx=0:pi/100:2*pi;ny1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);nplot(x,y1)nhold onny2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);nplot(x,y2,r);nhold off4.1.3 设置曲线样式设置曲线样式 MATLAB提供了一些绘图选项，用于确提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的定所绘曲线的线型线型、颜色和数据点标记符号颜
15、色和数据点标记符号，它们可以组合使用。例如，它们可以组合使用。例如，“b-.”表示蓝色点表示蓝色点划线，划线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符标记数表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，线型一律用实线，颜色据点。当选项省略时，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序确定将根据曲线的先后顺序确定。要设置曲线样式可以在要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图函数中加绘图选项，其调用格式为：选项，其调用格式为：plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,xn,yn,选项选项n)例例4-6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线线y1
16、=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两，标记两曲线交叉点。曲线交叉点。程序如下：程序如下：nclc,clear,close allnx=linspace(0,2*pi,1000);ny1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);ny2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);nk=find(abs(y1-y2)1e-2);nx1=x(k);ny3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);nplot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,rp);4.1.4 图形标注与坐标控制图形标注与坐标控制1图形标注图形标注有关图形标注函数的调用格式为：有关图形标注函数的调用格式为：title(图形名称图形名称)xlabel(x轴说明轴说明)ylabel(y轴说明轴说明)text(x,y,图形说明图形说明)or gtext()legend(图例图例1,图例图例2,)函数中的说明文字，除使用标准的函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用字符外，还可使用LaTeX格式的控制字格式的控制字符，这样就可以
