Matlab数据的可视化

Matlab数据的可视化

一、二维作图 1． plot函数

plot(x,y)其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。

2．含多个输入参数的plot函数

plot(x1，y1，x2，y2，…，xn，yn) plot函数可以包含若干组向量对，每一组可以绘制出一条曲线。 3．含选项的plot函数

线型 - 实线 : 虚线 -. 点划线 -- 双划线 颜色 b蓝色 g绿色 r红色 c青色 m品红 y黄色 k黑色 . 点 o 圆圈 × 叉号 + 加号 * 星号 标记符号 s 方块 d 菱形 ∨朝下三角符号 ∧朝上三角符号 <朝左三角符号 >朝右三角符号 p 五角星 w白色 h 六角星 4．双纵坐标函数plotyy plotyy(x1,y1,x2,y2)把具有不同量纲，不同数量级的两个函数绘制在同一个坐标中，有利于图形数据的对比分析。：x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左边的对应x1,y1数据对，右边的对应x2,y2。 二．绘制图形的辅助操作 1．图形标注

title（’图形名称’） xlabel（’x轴说明’） ylabel（’y轴说明’） text（x，y，’图形说明’） legend（’图例1’，’图例2’，…） 其中，title、xlabel和ylabel函数分别用于说明图形和坐标轴的名称。text函数是在坐标点（x，y）处添加图形说明。（P88 或用gtext命令）。legend函数用于绘制曲线所用线型、颜色或数据点标记图例，图例放置在空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到所希望的位置。除legend函数外，其他函数同样适用于三维图形，在三维中z坐标轴说明用zlabel函数。 2．坐标控制

axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）如果只给出前四个参数，则按照给出的x、y轴的最小值和最大值选择坐标系范围，绘制出合适的二维曲线。如果给出了全部参数，则绘制出三

维图形。

axis其常用的用法有：

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

grid on/off命令控制画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种之间进行切换。 box命令控制给坐标加边框用。和grid一样用法 3．图形保持

hold on/off保持原有图形或刷新原有图形，不带参数的hold命令在两者之间进行切换。 4．图形窗口分割-------subplot函数

subplot（m，n，p）用来将当前窗口分割成若干个绘图区，每个区域代表一个独立的子图，也是一个独立的坐标系，可以通过subplot函数激活某一区，该区为活动区，所发出的绘图命令都是作用于该活动区域。该函数把当前窗口分成m×n个绘图区，m行，每行n个绘图区，区号按行优先编号。其中第p个区为当前活动区。每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。 三、三维绘图 1、三维曲线

plot3（x1，y1，z1，选项1，x2，y2，z2，选项2，…）用法与二维相同，不再累述 2、三维曲面

（1）平面网格坐标矩阵的生成

当绘制z=f(x,y)所代表的三维曲面图时，先要在xy平面选定一矩形区域，假定矩形区域为D＝[a,b]×[c,d]，然后将[a,b]在x方向分成m份，将[c,d]在y方向分成n份，由各划分点做平行轴的直线，把区域D分成m×n个小矩形。生成代表每一个小矩形顶点坐标的平面网格坐标矩阵，最后利用有关函数绘图。

产生平面区域内的网格坐标矩阵有两种方法： 1、利用矩阵运算生成。 x=a:dx:b; y=(c:dy:d)’;

X=ones(size(y))*x; Y=y*ones(size(x));

经过上述语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素个数。 2、利用meshgrid函数生成； x=a:dx:b; y=c:dy:d;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

语句执行后，所得到的网格坐标矩阵和上法，相同，当x=y时，可以写成meshgrid(x) （2）绘制三维曲面的函数 mesh（x，y，z，c）

surf（x，y，z，c）mesh函数和surf函数来绘制三维曲面图。mesh函数用来绘制三维网格图，而surf用来绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充。一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵，x，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度

下的颜色范围。c省略时，Matlab认为c=z，也即颜色的设定是正比于图形的高度的。这样就可以得到层次分明的三维图形。当x，y省略时，把z矩阵的列下标当作x轴的坐标，把z矩阵的行下标当作y轴的坐标，然后绘制三维图形。当x，y是向量时，要求x的长度必须等于z矩阵的列，y的长度必须等于必须等于z的行，x，y向量元素的组合构成网格点的x，y坐标，z坐标则取自z矩阵，然后绘制三维曲线。

此外，还有两个和mesh函数相似的函数，即带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz，其用法和mesh类似。不同的是，meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。

surf函数也有两个类似的函数，即具有等高线的曲面函数surfc和具有光照效果的曲面函数surfl。

例：[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);

z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps); subplot(2,2,1); meshc(x,y,z); title('meshc'); subplot(2,2,2); meshz(x,y,z); title('meshz'); subplot(2,2,3); surfc(x,y,z); title('surfc'); subplot(2,2,4); surfl(x,y,z); title('surfl');

3．标准三维曲面

Matlab提供了一些函数用于绘制标准三维曲面，这些函数可以产生相应的绘图数据，常用于三维图形的演示。如，sphere函数和cylinder函数分别用于绘制三维球面和柱面。sphere函数的调用格式为： [x,y,z]=sphere(n);

该函数将产生（n+1）×（n+1矩阵x，y，z 。采用这三个矩阵可以绘制出圆心位于原点、半径为1的单位球体。若在调用该函数时不带输出参数，则直接绘制所需球面。n决定了球面的圆滑程度，其默认值为20。若n值取的比较小，则绘制出多面体的表面图。 cylinder函数的调用格式为：

[x，y，z]＝cylinder（R，n） 其中R是一个向量，存放柱面各个等间隔高度上的半径，n表示在圆柱圆周上有n个间隔点，默认有20个间隔点。如：cylinder（3）生成一个圆柱，cylinder（[10，1]）生成一个圆锥。而t=0:pi/100:4*pi; R=sin(t); cylinder(R,30);生成一个正弦圆柱面。

另外Matlab还提供了一个peaks函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。该函数可以用来生成绘图数据矩阵，矩阵元素由函数：

在矩形区域[－3 3]×[－3 3]的等分网格点上的函数值确定。如：z=peaks（30） 将生成一个30×30矩阵， t=0:pi/20:2*pi;

[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30); subplot(1,3,1); surf(x,y,z); subplot(1,3,2); [x,y,z]=sphere; surf(x,y,z); subplot(1,3,3); [x,y,z]=peaks(30); meshz(x,y,z);

三．三维图形的精细处理 一．视点处理

在日常生活中，从不同的角度观察物体，所看到的物体形状是不一样的。同样，从不同视点绘制的三维图形的形状也是不一样的。视点位置可由方位角和仰角表示。 方位角

Matlab提供了设置视点的函数view，其调用格式为：

view（az，el）其中az为方位角，el为仰角，它们均以度为单位。系统默认的视点定义为方位角为-37.5度，仰角30度。

例522 从不同视点绘制多峰函数曲面。 subplot(2,2,1);mesh(peaks); view(-37.5,30); title('1');

subplot(2,2,2);mesh(peaks); view(0,90); title('2');

subplot(2,2,3);mesh(peaks); view(90,0); title('3');

subplot(2,2,4);mesh(peaks); view(-7,-10); title('4');

二．色彩处理

三．图形的裁剪处理

Matlab定义的NaN常数可以用于表示那些不可使用的数据，利用这些特性，可以将图形中

需要裁剪部分对应的函数值设置成NaN，这样在绘制图形时，函数值为NaN的部分将不显示出来，从而达到对图形进行裁剪的目的。例如，要削掉正弦波顶部或底部大于0.5的部分，可使用下面的程序。

x=0:pi/10:4*pi; y=sin(x);

i=find(abs(y)>0.5); x(i)=NaN; plot(x,y);

例524 绘制两个球面，其中一个在另一个里面，将外面的球裁掉一部分，以便能看到里面的球。

[x,y,z]=sphere(25);

%生成外面的大球

z1=z;

z1(:,1:4)=NaN;%将大球裁去一部分

c1=ones(size(z1));

surf(3*x,3*y,3*z1,c1); %生成里面的小球

hold on

z2=z;

c2=2*ones(size(z2));

c2(:,1:4)=3*ones(size(c2(:,1:4)));

surf(1.5*x,1.5*y,1.5*z2,c2);

colormap([0 1 0;0.5 0 0;1 0 0]);

grid on

hold off

色图中使用三种颜色，外面的球是绿色，里面的球采用深浅不同的两种红色。

四．隐函数作图

如果给定了函数的显式表达式，可以先设置自变量向量，然后根据表达式计算函数向量，从而用plot等函数绘制出图形。但是当函数采用隐函数形式时，如：，则很难利用上述方法绘制图形。Matlab提供了一个ezplot函数绘制隐函数图形。用法如下：

①对于函数f=f(x)，ezplot的调用格式为：

ezplot(f)，在默认区间（-2pi，2pi）绘制图形。

ezplot（f，[a,b]），在区间（a，b）绘制

②对于隐函数f=f(x,y)，ezplot的调用格式为；

ezplot(f)，在默认区间（-2pi，2pi）,（-2pi，2pi）绘制f(x,y)=0的图形。

ezplot（f，[xmin，xmax，ymin，ymax]）；在区间绘制图形。

ezplot（f，[a,b]），在区间（a，b），（a，b）绘制

③对于参数方程x=x(t),y=y(t),ezplot函数的调用格式为：

ezplot（x，y），在默认区间绘制x=x(t),y=y(t)图形。

ezplot（x，y，[tmin，tmax]），在区间（tmin，tmax）绘制x=x(t),y=y(t)图形。

例525 隐函数绘图举例。

subplot(2,2,1);

ezplot('x^2+y^2-9');axis equal;

subplot(2,2,2);

ezplot('x^3+y^3-5*x*y+1/5')

subplot(2,2,3);

ezplot('cos(tan(pi*x))',[0,1]);

subplot(2,2,4);

ezplot('8*cos(t)','4*sqrt(2)*sin(t)',[0,2*pi])

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/880r.html