MATLAB之繪圖基礎

第7部分 MATLAB的繪圖基礎

1.二維圖形繪製

（1）plot（）函式

格式：

plot(x)

plot(x,y)

圖形繪製函式plot（x）的格式說明

x內容	說明
實向量y	以y元素下標序號i為橫座標，元素y為縱座標，繪製（I，y）的有序集合的圖形，中間以線段連線
實矩陣	對於矩陣，即含有mXn個元素的矩陣，則函式繪出n條具有m個點的曲線，這些點以序列號為橫座標，以列元素為縱座標，且這n條曲線均採用系統預設的不同的顏色繪製而成
負數矩陣	對於mXn的複數矩陣，每行以橫軸為實軸，縱軸為虛軸，繪製（real(），imag())的有序集合的m條具有n個點的曲線段圖形，這樣，複數矩陣在複平面上表示出來了

例.利用函式plot（）來繪製實向量Y=[27,99,31,75,325,721,43,12]、A=[23,672;440,100;543,64]和複數矩陣Z=[25-23i,63-77i,34-64i,123-34i]

>> Y=[27,99,31,75,325,721,43,12];

>> plot(Y)

>> A=[23,672;440,100;543,64];

>> plot(A)

>> Z=[25-23i,63-77i,34-64i,123-34i];

>> plot(Z)

圖形繪製函式plot(X,Y)的格式說明

X資料型別	Y資料型別	說明
實向量x	與x同長度的實向量y	繪製以同下標的x為橫座標，y為縱座標的曲線段
長度為m或n的實向量x	維度為mXn的矩陣	繪製矩陣A對向量x的圖形，對mXn的矩陣A和長度為m的向量x，繪製矩陣A的列對向量x的圖形。如果x的長度為n，則繪製矩陣A的行對向量x的圖形。向量x可以是行向量也可以是列向量
維度為mXn的矩陣	長度為m或n的實向量x	對矩陣A繪製向量x的圖形，對於一個mXn的矩陣A個長度為m的向量x，對矩陣A的列繪製向量x的圖形。如果x的長度為n，則對矩陣A的行繪製向量x的圖形。向量x可以是行向量，也可以是列向量
維度為mXn的矩陣	維度為mXn的矩陣	對矩陣A的行繪製矩陣的B的列的圖形。如果A和B都是mXn的矩陣，將繪製n條由m個有序對連成的曲線

（2）線型、標記和顏色

顏色

符號

說明

藍色

綠色

紅色

青色

符號

說明

品紅色

黃色

黑色

白色

線性

符號

<none>

說明

實線

點線

畫點線

虛線

無

標記點型

符號

none

說明

點

圈

X號

星號

無點

頂點指定左邊的三角

符號

說明

正方形

菱形

五角星形

六角星形

正三角

倒三角

頂點指向右邊的三角

例.利用plot（）函式實現圖形曲線的線型、顏色和標記點的改變

>> x=-pi:pi/10:pi;

>> y=tan(sin(x))-sin(tan(x));

>> plot(x,y,'--rp')

修飾命令集

proerty	說明	內容
LineWidh	曲線線寬	數值
MarkerEdgeColor	標記點邊框線條顏色	顏色字元
MarkerFaceColor	標記點填充顏色	顏色字元
MarkerSize	標記點大小	數值

（3）多個圖形疊繪及多個圖形視窗

表示式	說明
hold	切換當前的繪圖疊加模式，將當前的繪圖視窗的疊加模式從off切換至on，或者從on切換至off
hold on	當前疊加繪圖模式狀態為開，即保持當前軸及圖形，準備接受繪製的新圖形
hold off	當前疊加繪圖模式狀態開關，即當前軸及圖形不再具有疊加繪圖的性質
hold all	不用實現hold on的功能，使當前的疊加繪圖模式開啟，而且使新的繪圖函式依然迴圈初始設定的顏色迴圈順序和線型迴圈順序

例.利用plot（）函式繪製正弦函式sin()的影象，然後進行疊繪狀態的轉換，並在原圖形上進行疊繪操作。

>> x=-pi:0.1:pi;

>> y=sin(x);

>> plot(x,y)

>> hold on

>> Current plot held

>> z=cos(x);

>> plot(x,z,'--r')

>> hold

Current plot released

>> m=-cos(x);

>> plot(x,m,':k')

(4)子圖繪製

subplot(m,n,k)：在當前繪圖區域建立m行n列繪圖子區，並在第k個子區建立座標系，設定該子區為當前圖繪製區域

subplot(‘position’,[left,bottom,widt,hight]):在當前繪圖視窗的指定位置開闢子圖所需的子區，並在子區建立座標系，設定該子區為當前圖繪製區域。[left,bottom,widt,hight]為實數行矩陣，left的值為距離繪圖框左邊框的距離值；bottom的值為距離繪圖框底部的距離值；width為子圖框的寬度值；hight為子圖框的高度值。

例.利用suplot()函式在MATLAB繪圖視窗建立多子圖

>> t=-pi:0.01:pi;

>> y1=sin(t);

>> y2=cos(5*t);

>> y3=sin(4*t).*sin(t);

>> y4=sin(y3).*cos(t);

>> subplot(3,2,1),plot(t,y1)

>> title('子圖一');

>> subplot(3,2,2),plot(t,y2)

>> title('子圖二');

>> subplot(3,2,3),plot(t,y3)

>> title('子圖三');

>> subplot('position',[0.3,0.05,0.6,0.3]),plot(t,y4);

>> title('子圖四');

（5）互動式繪圖和螢幕重新整理

a.ginput()函式

[x,y]=ginput(n):該函式可使使用者通過滑鼠捕捉所在二維圖形座標系中的n歌點的座標值，並將其記錄下來。若取點不超過n可以通過按【Enter】鍵來結束；若n預設則可以取無限個點的座標值，按【Enter】鍵結束取點。

[x,y,button]=ginput(n):該函式形式中n的說明同上。button是返回捕捉點按鍵所代表的數值，如左鍵為1，中鍵為2，右鍵為3.其他鍵則為其對應的ASCII值，如A鍵為65,1鍵為49等。

例.繪製正弦函式sin()的圖形，並用ginput()函式的第一種形式來捕捉函式圖形的零點和頂點，順次用滑鼠右鍵，S鍵和1鍵來捕捉任意3點的值，並輸出bottom值

>> x=-pi:pi/1000:pi;

>> y=sin(x);

>> plot(x,y)

>> [x,y]=ginput(4)

x =

0.4689

0.6555

0.2062

0.2016

y =

0.4956

0.4927

0.0863

-0.0015

>> [x,y,bottom]=ginput()

x =

0.1141

0.2730

y =

0.4459

0.1798

bottom =

b.zoom()函式

命令	說明
zoom	對圖形縮放狀態進行命令的切換
zoom(factor)	factor為縮放因子
zoom on	允許對座標軸進行縮放
zoom off	取消對座標軸的縮放
zoom out	恢復對座標值的設定
zoom reset	將當前的座標軸設定為初始值
zoom xon	允許對x軸進行縮放
zoom yon	允許對y進行縮放

（6）使用plotyy()函式繪製雙座標軸

a.疊繪發繪圖

例.利用hold on將兩個函式圖繪製在一個座標軸中

>> x=1:0.001:3;

>> y1=x.^3;

>> y2=sin(y1);

>> plot(x,y2)

>> hold on

>> Current plot released

>> plot(x,y1)

b.使用plotyy()函式繪圖

例.利用plotyy()函式檢測上例中雙縱座標圖性質，並利用set()函式對雙座標軸和曲線屬性進行設定。

>> x=1:0.001:3;

>> y1=x.^3;

>> y2=sin(y1);

>> [AX,H1,H2]=plotyy(x,y1,x,y2,'plot')

AX =

173.0018 175.0018

H1 =

174.0028

H2 =

176.0023

>> set(AX(1),'YTick',[0 5 10 15 20 25 30 35 40])

>> set(AX(2),'YTick',[-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1])

>> set(H1,'LineStyle','--','Color','r')

>> set(H2,'LineStyle','.','Color','k')

Warning: Setting marker type based on 'LineStyle' property

"" 'Marker' and 'LineStyle' have been made separate properties

"" Use 'Marker' property to remove this warning

(7)Easy繪圖命令

a.fplot()函式

模式	說明
fplot(fun,limits,tol,LineSpec)	以一定的方式繪製fun()函式圖形。fun()為函式名或函式控制代碼；limits為座標軸的範圍，形式為[xmin xmax ymin ymax];tol為函式的誤差範圍，預設為2e-3;LineSpec為繪圖曲線的性質，如線型、顏色和標記點等
fplot(fun,limits,n)	若n>=1，則取點為n+1繪製fun()函式圖形；若預設則系統預設為1.在此情況下，最大極限範圍為（1/n）*(xmax-xmin)
[X,Y]=fplot(fun,limits)	系統根據情況取定畫圖點，並將座標軸返回到X,Y中。此命令不會繪製圖形，只是取點。然而，使用者可以通過函式plot(X,Y,...)進行繪圖

例.利用fplot()函式繪圖圖形

>> [email protected](x)sin(x^2);

>> fplot(fn,[-2,2],':r*')

b.ezplot()函式和ezpolar()函式

格式	說明
ezplot(fun)	在系統預設區間[-2π，2π]範圍繪製fun()函式的曲線圖像
ezplot(fun,[mix,max])	在使用者自定義的區間[min,max]內繪製fun()函式的曲線圖像
ezplot(fun,[min,max],fig)	在使用者指定的函式繪製視窗和自定義的區間[min,max]下，繪製fun()函式的曲線圖像

例.利用ezplot()函式繪製的函式圖形，利用ezpolar()函式繪製y=cos(t-2)/t的函式圖形

>> syms t

>> y=(3*sin(2*t+1))/(4*exp((2*t)/3));

>> ezplot(y,[0,3*pi])

>> grid on

2.三維圖形繪製

（1）曲線圖繪製

格式	說明
plot3(X,Y,Z,’S’)	利用座標值函式在三維圖形框中繪製出相應的圖形，’S’為繪圖曲線性質，如線型、顏色和標記點等
plot3(X,Y,Z,’S’,’ProperyName’,Porperty Value)	利用座標值函式在三維圖形框中繪製出相應的圖形，並對圖形屬性進行設定
h=plot3(X,Y,Z,’S’)	利用plot3函式繪製圖形，同時返回圖形控制代碼

例.利用plot3()函式繪製三維圖形，其座標為（cos(2t)sin(t),sin(2t),t）,並對所繪製的圖形屬性進行設定。

>> t=-1.1*pi:0.008*pi:1.1*pi;

>> plot3(cos(2*t).*sin(2*t),sin(2*t),t,'rp')

>> grid on

（2）網路圖繪製

mesh(X,Y,Z):最常用的網路圖呼叫形式，圖形的顏色深淺與z的高度成正比。若X、Y均為向量，X、Y的長度分別為m、n,則矩陣Z的大小就為mXn；若X、Y為矩陣，則為網路線的交點。

mesh(Z):上一個表示式中的XY預設時，若矩陣Z的大小為mXn,則X=1：n,Y=1:m,其餘的同上。

mesh(X,Y,Z,C):最完整的網路圖呼叫形式，以矩陣C來進行顏色設定，若XYZ均為矩陣，則其要求與C擁有相同的維度。

meshc():在網路線的下方繪製一個等值線圖。

meshz():在網格線的周圍繪製一個窗簾圖

例.利用mesh()函式繪製peaks(35)函式圖形

>> z=peaks(35);

>> mesh(z)

>> meshc(z)

（3）曲面圖繪製

shading faceted:在繪製曲面是採用分層網路線，並填充預設值顏色

shading flat:表示平滑式顏色分佈方式；去掉黑色線條，補片保持單一顏色。

shading interp:表示插補式顏色分佈方式；同樣去掉線條，但補片以插值加色。這種方式需要比分塊和平滑更多的計算量。

例.使用surf()函式繪製peaks(35)函式圖形

>> z=peaks(35);

>> surf(z)

>> shading flat

>> shading interp

（4）繪製等值線圖

格式	說明
contour(z,s)	以z為等值線的數值繪圖等值線圖，s為等值線的屬性，如線型、顏色等
contour(z,n)	按使用者要求繪圖等值線，n為所畫等值線的條數，MATLAB會根據條數和函式值分配等值線的數值
contour(z,v)	按照向量v和函式值分配等值線數值間隔，並依次繪製等值線圖
[c,h]=contour(z)	返回等值線圖形的等值線向量c和等值線控制代碼

例.利用contour()函式繪製peaks(35)的等值線圖

>> z=peaks(35);

>> mesh(z)

>> hold

Current plot held

>> contour3(z,4,'-k')

3.特別圖形繪製

（1）區域圖繪製

格式：area(X,Y,’PropertyName’,PropertyValue,)

其中，當X,Y均為行向量時，其結果等同於plot(X,Y);當X為行向量，Y為矩陣時，以X為橫座標繪製矩陣Y，每列累計數值為縱座標繪製圖形。當Y預設時，預設Y為X的下標組成的行向量。

例.利用區域繪圖函式area()繪製區域圖，其中x=[24,45,48,56,48,64,41;45,85,82,52,90,52,37]、

y=[1,5,1,4,6,8,8;4,8,2,4,6,4,5]。

>> x=[24,45,48,56,48,64,41;45,85,82,52,90,52,37];

>> y=[1,5,1,4,6,8,8;4,8,2,4,6,4,5];

>> area(x,y)

（2）餅圖繪製

pie(x):繪製向量x的餅圖，向量x的每一個元素就是餅圖中的一個扇形

pie(x,explode):explode和x是維度相同的矩陣，如果explode中有非零元素，x中對應的元素在餅圖中的圖形就會外移突出，加強強調

pie(x,labels):用labels來定義標識對應餅圖扇形部分。當預設時則為各部分所佔百分比

例.在x=[24,84,40,152,80,54]情況下，利用pie()函式繪製餅圖

>> x=[24,84,40,152,80,54];

>> pie(x)

（3）直方圖和梯形圖

格式：bar(X,Y,width,’style’)

其中，width用於設定直方圖條形的相對寬度和條形之間的間距；style設定條形的形狀型別，如group、stack和detached等。

例.利用直方圖和梯形圖表示資料y=sin(x)的分佈情況，其中x=-pi:0.1pi:pi。

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> bar(x,0.5,'r')

>> stairs(y)

（4）向量分佈繪製

格式	說明
quiver(x,y,u,v)	使用（x,y）為指定點用箭頭代表的向量方向來繪製向量，u和v是對應的方向遞增量。其中，x,y,u和v的維度必須是相同的
quiver(u,v,scale)	在預設的x-y的座標系中繪製向量，u和v是對應的發現遞增量.scale是用來設定向量圖中的箭頭長度

例.繪出x=-pi:0.1*pi:pi、y=sin(x)以及u=-1:0.1:1、cos(u)之間的向量分佈圖

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> u=-1:0.1:1;

>> v=cos(u);

>> quiver(x,y)

>> quiver(x,y,u,v,0.8,'r')

（5）離散資料圖繪製

格式	說明
stem(x)	繪製x的離散資料圖，系統自動等間距繪製離散線
stem(x,y,’s’)	以x為橫座標，以y為縱座標繪製離散點，並將離散點和橫軸垂直連線。s為離散線的屬性，如線型、顏色和點型

例.繪製y=sin(x)的離散資料圖，其中x=-pi:0.1pi:pi

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> stem(y,':m*')

（6）誤差線圖形繪製

格式	說明
errorbar(x,y,e)	根據x,y繪製曲線，在每點處繪製上下誤差值長度的誤差條
errorbar(x,y,u,d)	根據x,y繪製曲線，在每點處繪製上誤差值為、下誤差值為的誤差條
errorbar(...,’s’)	s為曲線屬性，如線寬、標記點和顏色等

例.利用errorbar()函式繪製x=-pi:0.1pi:pi、y=sin(x),上誤差為u=-1:0.1:1,下誤差為v=cos(u)的誤差圖

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> u=-1:0.1:1;

>> v=cos(u);

>> errorbar(x,y,u,v,'-r')

（7）偽色彩圖繪製

格式	說明
pcolor(x)	繪製x為顏色矩陣的偽彩色圖
pcolor(x,y,c)	在座標系中的（x,y）點以顏色c為偽彩色矩陣繪製偽彩色圖

(8)極座標圖形繪製

格式：polar(theta,rho,LineSpac)

其中，theta為角度，rho為半徑，LineSpac為曲線屬性，如顏色、線型和標記點

例.利用polar()函式繪製y=cos(2x)極座標圖，其中x=0:0.1:2pi

>> x=0:0.1:2*pi;

>> y=cos(2*x);

>> polar(x,y,'-m*')

4.圖形處理

（1）圖形標註

title(s):在圖形的上部書寫圖名

xlabel(s):在橫軸處書寫橫座標標名

ylabel(s):在縱座標處書寫縱座標標名

text(x,y,s):在（x,y)處書寫字元註釋

legend(s1,s2,...):在圖形的右上角書寫圖例註釋

例.利用標註方法對吐血進行標註.圖形喂y1=exp(0.6.^x)-1.7;y2=sin(x*3),其中x=0:0.05:5

>> x=0:0.05:5;

>> y1=exp(0.6.^x)-1.7;

>> y2=sin(x*3);

>> plot(x,y1,x,y2,'m:')

>> xlabel('input:x','fontsize',20)

>> ylabel('output:y','fontsize',15)

>> legend('y1=exp(0.4.^x)-1.5','y2=sin(x*4)')

>> grid on

（2）座標軸的控制

a.分隔線

grid on:在圖形中畫出分格線

grid off:在圖形中不畫不畫分格線

box on:當前圖形座標呈現封閉狀態

box off:當前圖形座標呈現開啟狀態

b.座標軸控制

命令	說明	命令	說明
axis auto	座標軸採用預設設定	axis equal	等長刻度橫縱座標系
axis ij	矩陣式座標系	axis normal	預設矩形座標系
axis xy	普通直角座標系	axis square	正方形座標系
axis(V) V=[x1,x2,y1,y2] V=[x1,x2,y1,y2,z1,z2]	使用者自定義座標範圍（二維三維均可）。其中，x1,x2為橫軸的範圍值，其他類似	axis tight	座標範圍由資料大小自動取定
axis(V) V=[x1,x2,y1,y2] V=[x1,x2,y1,y2,z1,z2]	使用者自定義座標範圍（二維三維均可）。其中，x1,x2為橫軸的範圍值，其他類似	axis image	等長刻度橫縱座標系，且座標框緊貼資料範圍

（3）圖形的列印和輸出

a.圖形輸出命令print

命令	說明
print	將當前圖形視窗的一個高解析度圖形複製傳送至印表機。這要求將print命令分配給印表機
print filename	將當前圖形視窗的圖形複製儲存到檔案filename中
print(handle,’filename’)	將圖形控制代碼和檔名複製傳送至可以使用的印表機
[pcmd,dev]=printopt	將使用者輸入的命令和裝置選擇，返回str、dev。此時有可能要修改這個M檔案

b.紙張方向控制命令

命令	說明
orient landscape	將下次的列印方向設定為landscape，即水平方向
orient portrait	將下次的列印方向設定為portait，即豎直方向
orient tall	將下次的列印方向設定喂豎直方向，並將列印紙設定為離邊框0.25英寸的地方列印
orient	將當前的列印方向返回一個字串中，並顯示在命令框中

5.圖形視窗

（1）圖形視窗的建立與控制

視窗名

命令

操作

圖形面板（Figure Palette)

figurepalette

選擇【View】【Figure Palette

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