1. 二維資料曲線圖

1.1 繪製二維曲線的基本函式

1．plot()函式
plot函式用於繪製二維平面上的線性座標曲線圖，要提供一組x座標和對應的y座標，可以繪製分別以x和y為橫、縱座標的二維曲線。
例:

t=0:0.1:2*pi; 
x=2 * t; 
y=t.*sin(t).*sin(t); 
plot(x,y);

2． 含多個輸入引數的plot函式

plot函式可以包含若干組向量對，每一組可以繪製出一條曲線。含多個輸入引數的plot函式呼叫格式為：plot(x1，y1，x2，y2，…，xn，yn)
例:

x=linspace(0,2*pi,100);
plot(x,sin(x),x,2*sin(x),3*sin(x))

3． 含選項的plot函式

Matlab提供了一些繪圖選項，用於確定所繪曲線的線型、顏色和資料點標記符號。這些選項如表所示

線型	顏色	標記符號
-實線	b藍色	.點	s方塊
:虛線	g綠色	o圓圈	d菱形
.-點劃線	r紅色	x叉	v朝下三角符號
–雙劃線	c青色	+加號	^朝上三角符號
	m品紅	*星號	<朝左三角符號
	y黃色	$>$朝右三角符號	p 五角星
	k黑色	h 六角星
	w白色

例: 用不同的線型和顏色在同一座標內繪製曲線 及其包絡線。

x=(0:pi/100:2*pi)';
y1=2*exp(-0.5*x)*[1,-1];
y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);
x1=(0:12)/2;
y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);
plot(x,y1,'k:',y2,'b--',x1,y3,'rp');

在該plot函式中包含了3組繪圖引數，第一組用黑色虛線畫出兩條包絡線，第二組用藍色雙劃線畫出曲線y，第三組用紅色五角星離散標出資料點。

例: 設定正弦曲線的線寬為 3，設定上三角形進行資料點的標記，並設定標記 點邊緣為黑色，設定標記點填充顏色為紅色，設定標記點的尺寸為 10，則 MATLAB 程式碼 如下：

% 橫座標軸 
x = linspace(0,50); 
% 生成資料點，縱座標軸 
y = 2 * sin(pi * x); 
% 繪圖 
figure 
% 設定線的寬頻為3 
plot(x,y,'k--^','LineWidth',3,...   
  'MarkerEdgeColor','k',... %設定標記點的邊緣顏色為黑色   
  'MarkerFaceColor','r',... %設定標記點的填充顏色為紅色   
  'MarkerSize',10)  %設定標記點的尺寸為10 

例: 利用五角星標記例兩曲線的交叉點

% 橫座標軸 
x = linspace(0,1000); 
% 生成資料點，縱座標軸 
y1 = 0.2 * exp(-0.5 * x).* cos(4 * pi * x); 
y2 = 2 * exp(-0.5 * x) .* cos(pi * x); 
% 查詢y1與y2相等點（近似相等）的下標 
k = find( abs(y1-y2) < 1e-2 ); 
%取y1與y2相等點的x座標 
x1 = x(k); 
% 求y1與y2值相等點的y座標 
y3 = 0.2 * exp(-0.5 * x1) .* cos(4 * pi * x1); 
% 繪圖 
figure 
plot(x,'r-.','bp',2); 

4． 雙縱座標函式plotyy

在Matlab中，如果需要繪製出具有不同縱座標標度的兩個圖形，可以使用plotyy函式，它能把具有不同量綱，不同數量級的兩個函式繪製在同一個座標中，有利於圖形資料的對比分析。使用格式為：plotyy(x1,x2,y2)
x1,y1對應一條曲線，x2,y2對應另一條曲線。橫座標的標度相同，縱座標有兩個，左邊的對應x1,y1資料對，右邊的對應x2,y2。

x=0:pi/100:2*pi; 
% 生成曲線 
y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); 
y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); 
% 繪圖 
figure 
plotyy(x,y2); 
plot(x,'k-',3) 

1.2 繪製圖形的輔助操作

1． 圖形標註

title（'圖形名稱'）
xlabel（'x軸說明'）
ylabel（'y軸說明'）
text（x，y，'圖形說明'）
legend（'圖例1'，'圖例2'，…）

title、xlabel和ylabel函式分別用於說明圖形和座標軸的名稱。

text函式是在座標點（x，y）處新增圖形說明。

legend函式用於繪製曲線所用線型、顏色或資料點標記圖例，圖例放置在空白處，使用者還可以通過滑鼠移動圖例，將其放到所希望的位置。

除legend函式外，其他函式同樣適用於三維圖形，在三維中z座標軸說明用zlabel函式。

例:繪製正弦和餘弦曲線，設定圖形的標題、x 軸和 y 軸的標註，設定曲線標 準。

% 橫軸 
x=0:pi/50:2*pi; 
% 曲線資料 
y1=sin(x); 
y2=cos(x); 
% 繪圖 
figure 
plot(x,'k-.') 
% 文字標註 
text(pi,0.05,'\leftarrow sin(\alpha)') 
text(pi/4-0.05,'cos(\alpha)\rightarrow') 
% 標題標註 
title('sin(\alpha) and cos(\alpha)') 
% 座標軸標註 
xlabel('\alpha') 
ylabel('sin(\alpha) and cos(\alpha)')

2. 座標控制

axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）
如果只給出前四個引數，則按照給出的x、y軸的最小值和最大值選擇座標系範圍，繪製出合適的二維曲線。如果給出了全部引數，則繪製出三維圖形。
axis函式的功能豐富，其常用的用法有：

• axis equal：縱橫座標軸採用等長刻度
• axis square：產生正方形座標系（預設為矩形）
• axis auto：使用預設設定
• axis off：取消座標軸
• axis on：顯示座標軸
• axis tight：按緊湊方式顯示座標軸範圍，即座標軸範圍為繪圖資料的範圍
• grid on/off：命令控制畫還是不畫網格線

例:觀察曲線 y=cos(tan(πx))在 x=0.5 附近的圖形曲線

% x軸 
x = 0:1/3000:1; 
% 生成誤差曲線 
y = cos(tan(pi*x)); 
% 繪圖 
figure 
% 分裂視窗為2*1個子視窗 
subplot(2,1,1) 
plot(x,y) 
title('\itcos(tan(\pix))') 
% 座標軸調整 
subplot(2,2) 
plot(x,y) 
axis([0.4 0.6 -1 1]); 
title('複雜函式的區域性透視')

subplot（m，n，p）
該函式把當前視窗分成m×n個繪圖區，m行，每行n個繪圖區，區號按行優先編號。其中第p個區為當前活動區。每一個繪圖區允許以不同的座標系單獨繪製圖形。

1.3 繪製二維圖形的其他函式

1． 對數座標圖
在實際應用中，經常用到對數座標，Matlab提供了繪製對數和半對數座標曲線的函式，其呼叫格式為：

semilogx（x1，y1，選項1，x2，y2，選項2，…）
semilogy（x1，y1，選項1，x2，y2，選項2，…）
loglog（x1，y1，選項1，x2，y2，選項2，…）

這些函式中選項的定義和plot函式完全一樣，所不同的是座標軸的選取。
semilogx函式使用半對數座標，x軸為常用對數刻度，而y軸仍保持線性刻度。semilogy恰好和semilogx相反。
loglog函式使用全對數座標，x、y軸均採用對數刻度。
例：繪製函式 y=ex" role="presentation">x

% x軸 
x=0:0.5:5; 
% y軸 
y = exp(x); 
% 繪圖 
figure 
% 笛卡爾座標系 
subplot(4,'r-.') 
title('笛卡爾座標系') 
% 半對數座標系 
subplot(4,2) 
semilogx(x,'g:') 
title('x軸為對數座標系') 
subplot(4,3) 
semilogy(x,'b-') 
title('y軸為對數座標系') 
% 對數座標系 
subplot(4,4) 
loglog(x,4) 
title('對數座標系')

1. 餅圖

• - pie(x)：繪製資料 x 的餅圖，x 可以是向量或者矩陣，x 中的每一個元素將代表餅圖的一個扇區，同時餅圖中顯示各元素總和的比例。
• - pie(x,explode)：繪製資料 x 的餅圖，其中引數 explode 可以用來設定餅圖中某個重要的扇區進行抽取式重點顯示，這裡需要注意的是，explode 向量的長度與 x 中的元素個數相等，並與 x 中的元素意義對應，explode 元素為非零值，對應的元素扇區將從餅圖中分離顯示，通常非零值都設定為 1。
• - pie(x,labels)：繪製資料 x 的餅圖，其中引數 labels 可以用來設定餅圖中各個扇區的顯示標註，注意引數 labels 應該為字串或者數字利用向量 X中的資料描繪餅圖

例:有一位研究生，在一年中平均每月的費用為生活費 190 元，資料費 33 元， 電話費 45 元，購買衣服 42 元，其他費用 45 元。請以餅圖表示出他每月的消費比例，並在 餅圖中分離出使用最多的費用和使用最少的費用的切片。

% 資料準備 
x=[190 33 45 42 45]; 
% 分離顯示設定 
explode=[1 1 0 0 0]; 
% 繪圖 
figure() 
colormap hsv 
pie(x,explode,{'生活費','資料費','電話費','購買衣服','其他費用'}) 
title('餅圖') 

2. 條形圖
看例子:

%隨機函式產生5*3的陣列，對產生的資料取整 
Y = round(rand(5,3)*10); 
% 繪圖 
subplot(2,2,1) 
bar(Y,'group') 
title 'Group' 
%堆型二維垂直條形圖 
subplot(2,2) 
bar(Y,'stack') 
title('Stack') 
%堆型二維水平條形圖 
subplot(2,3) 
barh(Y,'stack') 
title('Stack') 
%設定條形的寬度為1.5 
subplot(2,4) 
bar(Y,1.5) 
title('Width = 1.5')

例:有一位研究生，在一年中平均每月的費用為生活費 190 元，資料費 33 元， 電話費 45 元，購買衣服 42 元，其他費用 45 元。請以柱狀圖表示出他每月的消費比例。 MATLAB 程式碼如下：

% 資料準備 
y=[190 33 45 42 45]; 
x=1:5 ;
% 繪圖 
figure 
bar(x,y) 
title('柱狀圖'); 
set(gca,'xTicklabel','其他費用'}) 

3. 排列圖
排列圖又稱累託（Pareto）圖，由一 個橫座標、兩個縱座標、多個按高低順序 排列的條形和一條折線組成。其中，橫坐 標表示各因素，左縱座標表示頻數，右縱 座標表示頻率，折線表示累積的頻率。該 圖能較好地分析各因素的重要性，可用於 尋找主要問題或主要原因。在MATLAB 中 pareto()函式用於繪製排列圖，其呼叫格式如下:
pareto(y)：繪製資料y的排列圖。y值的大小用排列圖條形的高度表示。pareto(y,x)：繪製資料y的排列圖。當x為數值時，用於指定數值型的橫座標。當 x 為字串時，用於指定字串型的橫座標。

Y=[100 98 97 90 90]; 
names={'第1名' '第2名' '第3名' '第4名' '第5名'}; 
pareto(Y,names) 

2. 三維圖形

2.1 繪製三維曲線

1．用plot3()函式畫三維曲線
最基本的三維圖形函式為plot3，它將二維繪圖函式plot的有關功能擴充套件到三維空間，可以用來繪製三維曲線。其呼叫格式為：
plot3（x1，y1，z1，選項1，x2，y2，z2，選項2，…）
其中每一組x，y，z組成一組曲線的座標引數，選項的定義和plot的選項一樣。當x，y，z是同維向量時，則x，y，z對應元素構成一條三維曲線。當x，y，z是同維矩陣時，則以x，y，z對應列元素繪製三維曲線，曲線條數等於矩陣的列數。
例:

t=0:pi/50:2*pi;
x=8*cos(t);
y=4*sqrt(2)*sin(t);
z=-4*sqrt(2)*sin(t);
plot3(x,z,'p');
title('Line in 3-D Space');
text(0,'origin');
xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');grid;

2. 三維網格圖的繪製
在 MATLAB 中，進行三維圖形繪製時，常常需要首先建立三維網格，也就是先建立 平面圖的座標系。在 MATLAB 中，常用 meshgrid()函式生成網格資料，其呼叫格式如下。
[X,Y]=meshgrid(x,y)：用於生成向量 x 和 y 的網格資料，即變換為矩陣資料 X 和 Y， 矩陣 X 中的行向量為向量 x，矩陣 Y 的列向量為向量 y。[X,Y]=meshgrid(x)：生成向量 x 的網格資料，函式等同[X,x)。
[X,Y,Z]=meshgrid(x,z) ：生成向量 x、y、z 的三維網格資料，生成的資料 X 和 Y 可分別表示三維繪圖中的 x 和 y 座標。
三維網格圖形是指在三維空間內連線相鄰的資料點，形成網格。在MATLAB中繪製三維網格圖的函式主要有mesh()函式、meshc()函式和meshz()函式。其中，mesh()函式最常 用，其呼叫格式如下:
mesh(x,z)：繪製三維網格圖，x、y、z 分別表示三維網格圖形在 x 軸、y 軸和 z 軸 的座標，圖形的顏色由矩陣 z 決定。
mesh(Z)：繪製三維網格圖，分別以矩陣 Z 的列下標、行下標作為三維網格圖的 x 軸、y 軸的座標，圖形的顏色由矩陣 Z 決定。
mesh(...,C)：輸入引數C用於控制繪製的三維網格圖的顏色。mesh(...,'PropertyName',PropertyValue,...)：設定三維網格圖的指定屬性的屬性值。
函式 meshc()可繪製帶有等值線的三維網格圖，其呼叫格式與函式 mesh()基本相同， 但函式 meshc()不支援對圖形網格線或等高線指定屬性的設定。
函式 meshz()可繪製帶有圖形底邊的三維網格圖，其呼叫格式與函式 mesh()基本相同， 但函式 meshz()不支援對圖形網格線指定屬性的設定。
另外，函式ezmesh()、ezmeshc()和ezmeshz()可根據函式表示式直接繪製相應的三維網格圖。
由於網格線是不透明的，繪製的三維網格圖有時只能顯示前面的圖形部分，而後面的 部分可能被網格線遮住了，沒有顯示出來。 MATLAB中提供了命令 hidden 用於觀察圖形後面隱藏的網格，hidden 命令的呼叫格式如下:
hidden on：設定網格隱藏部分不可見，預設情況下為此狀態。
hidden off：設定網格的隱藏部分可見。
hidden：該命令用於切換網格的隱藏部分是否可見。

例:繪製簡單的三維網格圖

% 資料準備 
t=0:pi/10:pi; 
x=sin(t); 
y=cos(t); 
[X,y); 
z =X + Y;  
% 繪圖 
figure 
mesh (z,'FaceColor','W','EdgeColor','K')
grid 
title('三維網格圖'); 

2.2 三維表面圖的繪製

三維表面圖也可以用來表示三維空間內資料的變化規律，與之前講述的三維網路圖的 不同之處在於對網格的區域填充了不同的色彩。在 MATLAB 中繪製三維表面圖的函式為 surf()函式，其呼叫格式如下:
surf(Z)：繪製資料 Z 的三維表面圖，分別以矩陣 Z 的列下標、行下標作為三維網格圖的 x 軸、y 軸的座標，圖形的顏色由矩陣 Z 決定。
surf(X,Z)：繪製三維表面圖，X、Y、Z 分別表示三維網格圖形在 x 軸、y 軸和 z 軸的座標，圖形的顏色由矩陣 Z 決定。
surf(X,Z,C)：繪製三維表面圖，輸入引數 C 用於控制繪製的三維表面圖的顏色。
surf(...,PropertyValue)：繪製三維表面圖，設定相應屬性的屬性值。
函式 surfc()用於繪製帶等值線的三維表面圖，其呼叫格式同函式 surf()基本相同，函式 surfl()可用於繪製帶光照模式的三維表面圖，與函式 surf()和 surfc()不同的呼叫格式如下:
surfl(...,'light')：以光照物件 light 生成一個帶顏色、帶光照的曲面。surfl(...,'cdata')：輸入引數 cdata 設定曲面顏色資料，使曲面成為可反光的曲面。
surfl(...,s)：輸入引數 s 為一個二維向量[azimuth,elevation]，或者三維向量[x,z]，用於指定光源方向，預設情況下光源方位從當前視角開始，逆時針 45°。
例:簡單對 surf()函式進行舉例

% 資料準備 
xi=-10:0.5:10; 
yi=-10:0.5:10; 
[x,y]=meshgrid(xi,yi); 
z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2); 
% 繪圖 
surf(x,z) 

2.3 三維切片圖的繪製

在MATLAB中slice()函式用於繪製三維切片圖。三維切片圖可形象地稱為“四維圖”，可以在三維空間內表達第四維的資訊，用顏色來標識第四維資料的大小。slice()函式的呼叫格式如下:
slice(v,sx,sy,sz)：輸入引數 v 為三維矩陣（階數為 m x n x p），x、y、z 軸預設狀態下分別為 1：m、1：n、1：p，資料 v 用於指定第四維的大小，在切片圖上顯示為不同的顏色，輸入引數 sx、sy、sz 分別用於指定切片圖在 x、y、z 軸所切的位置。
slice(x,v,sz)：輸入引數 x、y、z用於指定繪製的三維切片圖的 x、y、z軸。
slice(...,'method')：輸入引數method用於指定切片圖繪製時的內插值法，'method' 可以設定的引數有：'linear'（三次線性內插值法，預設）、'cubic'（三次立方內插 值法）、'nearest'（最近點內插值法）。
例:觀察函式在-2≤x≤2、-2≤y≤2、-2≤z≤2 上的體積情況

% 資料準備 
xi=-10:0.5:10; 
yi=-10:0.5:10; 
[x,yi); 
z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2); 
[x,z] = meshgrid(-2:.2:2,-2:.25:2,-2:.16:2); 
v = x.*exp(-x.^2-y.^2-z.^2); 
xslice = [-1.2,.8,2]; 
yslice = 2; 
zslice = [-2,0]; 
% 繪圖 
slice(x,xslice,yslice,zslice) 

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