1 / 24 MatLab & 数学建模

第二讲 MatLab图形绘制功能 一、 二维平面图形 基本绘图函数 命 令 含 义 plot 建立向量或矩阵各队队向量的图形 loglog x、y轴都取对数标度建立图形 semilogx x轴用于对数标度，y轴线性标度绘制图形 semilogy y轴用于对数标度，x轴线性标度绘制图形 title 给图形加标题 xlabel 给x轴加标记 ylabel 给y轴加标记 text 在图形指定的位置上加文本字符串 gtext 在鼠标的位置上加文本字符串 grid 打开网格线 plot绘图函数的叁数 字元 颜色 字元 图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色 o 圆 w 白色 x x b 蓝色 + + g 绿色 * * r 红色 - 实线 c 亮青色 : 点线 m 锰紫色 -. 点虚线 -- 虚线

hold on 命令用于在已画好的图形上添加新的图形 2 / 24

plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线：

x=0:0.001:10; % 0到10的1000个点的x座标 y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); % 绘图

Y=sin(10*x); plot(x,y,'r:',x,Y,'b') % 同时画两个函数 3 / 24

• 若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可： x=0:0.01:10; plot(x,sin(x),'r')

若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在坐标对後面加上相关字串即可：

plot(x,sin(x),'r*') 4 / 24

用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围 axis([0,6,-1.5,1])

MATLAB也可对图形加上各种注解与处理： xlabel('x轴'); % x轴注解 ylabel('y轴'); % y轴注解 title('余弦函数'); % 图形标题 legend('y = cos(x)'); % 图形注解 gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置 grid on; % 显示格线

fplot的指令可以用来自动的画一个已定义的函数分布图，而无须产生绘图所须

要的一组数据做为变数。其语法为fplot('fun',[xmin xmax ymin ymax])，其中 fun为一已定义的函数名称，例如 sin, cos等等；而 xmin, xmax, ymin, ymax 则是设定绘图横轴及纵轴的下限及上限。 5 / 24

以下的例子是将一函数 f(x)=sin(x)/x 在-20>> fplot('sin(x)./x',[-20 20 -0.4 1.2])

【例】画椭圆1232222yx a = [0:pi/50:2*pi]'; %角度 20 X = cos(a)*3; %参数方程 Y = sin(a)*2; plot(X,Y); xlabel('x'), ylabel('y'); title('椭圆') 6 / 24

图形窗口的分割一般用命令subplot: subplot(2,2,1);

subplot(2,3,4); 7 / 24 MATLAB还有其他各种二维绘图函数，以适合不同的应用，详见下表。 小整理：其他各种二维绘图函数 bar 长条图 errorbar 图形加上误差范围 fplot 较精确的函数图形 polar 极座标图 hist 累计图 rose 极座标累计图 stairs 阶梯图 stem 针状图 fill 实心图 feather 羽毛图 compass 罗盘图 quiver 向量场图

当资料点数量不多时，长条图是很适合的表示方式： close all; % 关闭所有的图形视窗

x=1:10;

y=rand(size(x));

bar(x,y); 8 / 24

如果已知资料的误差量，就可用errorbar来表示。下例以单位标准差来做资料的误差量：

x = linspace(0,2*pi,30);

y = sin(x);

e = std(y)*ones(size(x));

errorbar(x,y,e)

对於变化剧烈的函数，可用fplot来进行较精确的绘图，会对剧烈变化处进行较密集的取样，如下例：

fplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是绘图范围 9 / 24

若要产生极座标图形，可用polar： theta=linspace(0, 2*pi); r=cos(4*theta); polar(theta, r);

对於大量的资料，我们可用hist来显示资料的分 情况和统计特性。下面几个命令可用来验证randn产生的高斯乱数分 ：

x=randn(5000, 1); % 产生5000个 =0，=1 的高斯乱数

hist(x,20); % 20代表长条的个数 10 / 24

rose和hist很接近，只不过是将资料大小视为角度，资料个数视为距离，并用极座标绘制表示：

x=randn(1000, 1);

rose(x);

stairs可画出阶梯图： x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stairs(x,y); 11 / 24

stems可产生针状图，常被用来绘制数位讯号： x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stem(x,y);

stairs将资料点视为多边行顶点，并将此多边行涂上颜色： x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

fill(x,y,'b'); % 'b'为蓝色 12 / 24

feather将每一个资料点视复数，并以箭号画出： theta=linspace(0, 2*pi, 20);

z = cos(theta)+i*sin(theta);

feather(z);

compass和feather很接近，只是每个箭号的起点都在圆点： theta=linspace(0, 2*pi, 20);

z = cos(theta)+i*sin(theta);

compass(z); 13 / 24

二、 三维立体图形 三维绘图函数 contour 二维等值线图，即从上向下看contour3等值线图 contour3 等值线图 fill3 填充的多边形 mesh 网格图 meshc 具有基本等值线图的网格图 meshz 有零平面的网格图 pcolor 二维伪彩色绘图，即从上向下看surf图 plot3 直线图 quiver 二维带方向箭头的速度图 surf 曲面图 surfc 具有基本等值线图的曲面图 surfl 带亮度的曲面图 waterfall 无交叉线的网格图

三维绘图工具 axis 修正坐标轴属性 clf 清除图形窗口 clabel 放置等值线标签 close 关闭图形窗口 figure 创建或选择图形窗口 getframe 捕捉动画桢 grid 放置网格 griddata 对画图用的数据进行内插 hidden 隐蔽网格图线条 hold 保留当前图形 meshgrid 产生三维绘图数据 movie 放动画 moviein 创建桢矩阵，存储动画 shading 在曲面图和伪彩色图中用分块、平滑和插值加阴影 subplot 在图形窗口内画子图 text 在指定的位置放文本 title 放置标题 view 改变图形的视角 xlabel 放置x轴标记 ylabel 放置y轴标记 zlabel 放置z轴标记 函数view view(az,el) 设置视图的方位角az和仰角el view([az,el]) view([x,y,z]) 在笛卡儿坐标系中沿向量[x,y,z]正视原点设置视图，例如view([0 0 1])=view(0,90) 14 / 24

view(2) 设置缺省的二维视图，az=0，el=90 view(3) 设置缺省的三维视图，az=-37.5，el=30 [az,el]=view 返回当前的方位角az和仰角el view(T) 用一个4×4的转置矩阵T来设置视图 T=view 返回当前的4×4转置矩阵

plot3命令将绘制二维图形的函数plot的特性扩展到三维空间图形。函数格式除了包括第三维的信息（比如Z方向）之外，与二维函数plot相同。plot3一般语法调用格式是plot3(x,y,z,S)，这里x,y和z是向量或矩阵，S是可选的字符串，用来指定颜色、标记符号和/或线形(s可以省略)。

三维螺旋线例子： t=0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t),cos(t),t) grid %添加网格

plot3可画出空间中的曲线： t=linspace(0,20*pi, 501); plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t); %注意用点乘 .*