二维和三维图形

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.3 二维及三维图形,2.3.1 二维图形,在Matlab中，可以用“绘图文件”命令在屏幕上生成图形，以验证科学与工程数据。Matlab作图是通过描点、连线来实现的，故在画一个曲线图形之前，必须先取得该图形上的一系列的点的坐标（即横坐标和纵坐标），然后将该点集的坐标传给Matlab函数画图.,help graph2d可以得到所用画二维图形的命令。,一、plot,plot命令产生X-Y方向绘图。,1.plot(Y),1若Y是向量,Y 0,0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14;,plot(Y),2.若Y是矩阵,Y 0 0.25 0.84 1.5;0.25 1 0.54 0.67;,plot(Y),按列绘图.,y=3+5i 6+2i 1+9i;,plot(y),3.若Y是复数,（1）,如果x和y是向量，,则分别表示点集的横坐标和纵坐标,plot(x,y)画出x各列与y各列的关系曲线；,（2）,如果x和y是阶数相同的矩阵,，则画出x各列与y各列的关系曲线；,（3）,如果x是向量,y是矩阵,plot(x,y)将分别采用不同的线型画出y的行或列随向量x而变化的一系列曲线；,（4）如果x是矩阵，y是向量，曲线族是y随x变化外。,2.plot(X,Y),将在XY图上画出Y元素随X元素变化的图形。,(1)在0 x2,区间内，绘制曲线,y=2e,-0.5x,cos(4x),程序如下：,x=0:pi/100:2*pi;,y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);,plot(x,y),(3),t=0:0.1:10,y=sin(t);2.*cos(t),plot(t,y),grid,(2),X=2 4 6;3 6 9,y=1 2 3;5 4 2,Plot(x,y),3.plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn),x1,y1,x2,y2,xn,yn等代表一些行向量对或列向量对。,t=0:0.1:10,y=sin(t);2.*cos(t),plot(t,y),grid,t=0:0.1:10,plot(t，sin(t)，t，2.*cos(t),plotyy(x1,y1,x2,y2),在MATLAB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plotyy绘图函数。,其中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，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。,t=0:0.1:10;,Y1=sin(t);,Y2=3+cos(t),plotyy(t,y1,t,y2),t=0:0.1:10;,Y1=sin(t);,Y2=3+cos(t),plot(t,y1,t,y2),下表给出其他的不同类型的“绘图文件”命令：,plot命令产生X-Y方向绘图。一旦掌握了plot命令，对数坐标、极坐标下的绘图只要用loglog、semilogx、semilogy、polar命令代替plot即可。,loglog 双对数坐标,semilogx X轴对数坐标,semilogy Y轴对数坐标,polar 极坐标,polar(theta,rho)，theta相角，rho半径,b,ar(x)棒图,hist,分布图 pie 饼图,处理图形,1、线型,符号,-,：,.,线型,实线（默认）,虚线,点线,点划线,设置：,线型用LineStyle 线宽用LineWidth,符号,+,。,*,.,p,s,h,d,线型,上三角,下三角,五角星,方形,六角形,棱形,左三角,右三角,2、标记,设置：标记用Maker,标记的大小用MakerSize,3、颜色,符号,R,g,b,c,m,y,k,w,线型,红,绿,蓝,青,品红,黄,黑,白,设置：,颜色用Color,当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次。,t=0:0.1:10;,Y1=sin(t);,Y2=2*cos(t),plot(t,Y1,+m,t,Y2-.hc),（1）grid on/off:,加/删除格栅在当前图上,（2）xlabel(x轴说明),（3）ylabel(y轴说明),（4）zlabel(z轴说明),（5）title(图形名称),（6）text(x,y,图形说明),gtext(图形说明)：在鼠标指定的位置,（7）legend(图例1,图例2,),（8）hold on/off,命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。,2、图形标注与坐标控制,例:将y=sin(x)、y=cos(x)分别用点和线画出在同一屏幕上。,x=0:pi/100:2*pi;,y1=sin(x);,Plot(x,y1),Hold on,y2=cos(x);,Plot(x,y2),例 在0 x2,区间内，绘制曲线y1=sinx和y2=cosx,并给图形添加图形标注。,程序如下：,x=0:pi/100:2*pi;,y1=sin(x);,y2=cos(x);,plot(x,y1,x,y2),title(x from 0 to 2pi);%加图形标题,xlabel(Variable X);%加X轴说明,ylabel(Variable Y);%加Y轴说明,text(0.8,0.6,曲线y1=sinx);%在指定位置添加图形说明,text(2.5,0.2,曲线y2=cosx);,legend(y1,y2)%加图例,3、分割窗口,h=subplot(m,n,t),例:将屏幕分割为四块，并分别画出y=sin(x)，z=cos(x)，a=sin(x)*cos(x),b=sin(x)/cos(x)。,x=linspace(0,2*pi,100);,y=sin(x);,z=cos(x);,a=sin(x).*cos(x);b=sin(x)./cos(x),subplot(2,2,1);plot(x,y),subplot(2,2,2);plot(x,z),subplot(2,2,3);plot(x,a),subplot(2,2,4);plot(x,b),4、坐标控制,axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax),axis函数功能丰富，常用的格式还有：,axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。,axis square：产生正方形坐标系(缺省为矩形)。,axis auto：使用缺省设置。,axis off：取消坐标轴。,axis on：显示坐标轴。,5、M文件：文本文件和函数文件,包含有Matlab语句的磁盘文件可以分为文本文件和函数文件两种，它们的名字都是以“.m”为后缀的文件，统称为M 文件。,1 文本文件(脚本文件),t=0:0.1:10,y=sin(t);2.*cos(t),plot(t,y),grid,打开方式：,Filenew M-file,运行方式,（在文本文件中）,Debugrun,如同在MATLAB中键入命令一般，这种文件称为脚本文件，使用脚本文件，可以把命令保存在磁盘上，便于以后的访问；同时对使用大的数组也带来的方便；,2 函数文件,如果M文件的第一行包含单词“function”，那么这个文件就是函数文件。函数文件与文本文件不同，它的变量将不出现在工作空间里。,function y=myfile(t),t=0:0.1:10,y=sin(t);2.*cos(t),plot(t,y),grid,说明:,进入MATLAB的Editor/Debugger窗口来编辑程序,在编辑环境中，文字的不同颜色显示表明文字的不同属性。,绿色：注解；黑色：程序主体；红色：属性值的设定；蓝色：控制流程。,fplot字符串函数图,注意：,fname必须是M文件的函数名或是独立变量为x的字符串.,先建M文件myfun1.m：,function Y=myfun1(x),Y=exp(2*x)+sin(3*x.2),再输入命令：,fplot(,myfun1,-1,2),fplot(fname,lims,tol,选项),其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。选项定义与plot函数相同。,绘图的步骤：,准备数据,选择窗口，,决定绘图的位置,调用绘图函数,设置绘图标记、颜色等,设置坐标范围、栅格等,标记,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,在数值统计分析或离散数据处理中常用的绘图指令:,x=1:10;,y=rand(size(x);,bar(x,y);,如果已知资料的误差量，就可用errorbar来表示,。,x=linspace(0,2*pi,30);,y=sin(x);,e=std(y)*ones(size(x);,errorbar(x,y,e),2.3.2 三维图形,1.三维点线图,plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,xn,yn,zn,选项n),其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。,t=0:pi/100:20*pi;,x=sin(t);,y=cos(t);,z=t.*sin(t).*cos(t);,plot3(x,y,z);,title(Line in 3-D Space);,xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);,grid on;,2.三维网线图,1产生三维数据,在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：,x=a:d1:b;y=c:d2:d;,X,Y=meshgrid(x,y);,语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数。,2绘制三维曲面的函数,mesh函数的调用格式为：,mesh(x,y,z),画出立体网状图,surf(x,y,z)画出立体曲面图,3.三维曲面图,绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y)-x/10。,程序如下：,x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);,z=sin(x+sin(y)-x/10;,mesh(x,y,z);,axis(0 4*pi 0 4*pi-2.5 1);,x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);,z=sin(x+sin(y)-x/10;,surf(x,y,z);,axis(0 4*pi 0 4*pi-2.5 1);,meshc,网格加等值线,meshz,含参考平面,surfc surfl(,有亮度),x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);,z=sin(x+sin(y)-x/10;,meshc(x,y,z);,axis(0 4*pi 0 4*pi-2.5 1);,x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);,z=sin(x+sin(y)-x/10;,meshz(x,y,z);,axis(0 4*pi 0 4*pi-2.5 1);,为了方便测试立体绘图，MATLAB提供了一个peaks函数，可产生一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点，,常用于三维曲面的演示。,要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks：,标准三维曲面,sphere函数的调用格式为：,x,y,z=sphere(n),cylinder函数的调用格式为：,x,y,z=cylinder(R,n),t=0:pi/20:2*pi;,x,y,z=cylinder(2+sin(t),30);,s