大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。
目录
一些常用的MATLAB绘图方法
总结一下一些常用的MATLAB的绘图函数和参数设置,增强结果的可视化程度。
二维图像绘制
二维图像是在不同的平面坐标上将数据点连接起来的平面图像。常用的平面坐标有,直角坐标、极坐标、对数坐标等,MATLAB有很多常用的指令来绘制不同的二维图像。
plot和fplot
MATLAB中最常用的两个二维函数绘制函数plot()
和fplot()
plot – 二维线图
此 MATLAB 函数 创建 Y 中数据对 X 中对应值的二维线图。 如果 X 和 Y 都是向量,则它们的长度必须相同。plot 函数绘制 Y 对 X 的图。
如果 X 和 Y 均为矩阵,则它们的大小必须相同。plot 函数绘制 Y 的列对 X 的列的图。
如果 X 或 Y中的一个是向量而另一个是矩阵,则矩阵的各维中必须有一维与向量的长度相等.
如果矩阵的行数等于向量长度,则 plot函数绘制矩阵中的每一列对向量的图。
如果矩阵的列数等于向量长度,则该函数绘制矩阵中的每一行对向量的图。如果矩阵为方阵,则该函数绘制每一列对向量的图。 如果 X 或Y 之一为标量,而另一个为标量或向量,则 plot 函数会绘制离散点。但是,要查看这些点,您必须指定标记符号,例如 plot(X,Y,‘o’)。
fplot – 绘制表达式或函数
此 MATLAB 函数 在默认区间 [-5 5](对于 x)绘制由函数 y = f(x) 定义的曲线。
例:绘制 y = 2 x ⋅ sin ( x ) y = 2x·\sin(x) y=2x⋅sin(x)的函数图像,MATLAB程序如下:
x=[-5:0.01:5];
y=2*x.*sin(x);
a=plot(x,y)%绘制函数并获得其句柄
x=[-5:0.01:5];
y=@(x) 2*x.*sin(x);
fplot(y)
结果如下:
上述只是plot()
和fplot()
的简单使用。为使绘制出的图像更具有自明性,我们还需要对图像进行调整。
hold on %保持图像
grid on %增加网格
xlabel('x'); %x轴
ylabel('y'); %y轴
title('y=2xsin(x)'); %标题
legend('y=2xsin(x)'); %图例
a.Color='r'; %曲线颜色设置
结果如下:
可见图像的自明性有很大提升,此外下表列出了曲线线性、颜色、数据点等参数属性
对数坐标图
semilogx(x1,y1,'参数',x2,y2,'参数'...)
semilogy(x1,y1,'参数,x2,y2','参数'...)
loglog(x1,y1,'参数',x2,y2,'参数'...)
semilogx 函数x轴为对数刻度,y轴为线性刻度;semilofy 函数 x轴为线性刻度;loglog函数x轴,y轴均为对数刻度。
极坐标图
polar(theta,rho,'参数')
theta为极角,rho为极径,参数内容与plot相同。
条形图
bar(y,style)
bar(x,y,style)
此 MATLAB 函数 创建一个条形图,y 中的每个元素对应一个条形。如果 y 是 m×n 矩阵,则 bar 创建每组包含 n 个条形的 m 个组。
style 用于指定分组排列模式,模式有grouped(簇状分组)和stacked(堆积分组)两种。
例
x = [2018,2019,2020];
y = [10,20,30,40,50;10,20,30,40,50;10,20,30,40,50];
subplot(1,2,1);%图形窗口分隔,下文会讲解其使用
bar(x,y,'grouped')
subplot(1,2,2);
bar(x,y,'stacked')
结果如下:
直方图
hist(y)
hist(y,x)
其中,y是要统计的数据,x用于指定区间的划分方式。若x是标量,则统计区间均分成x个小区间;若x是向量,则向量x中的每一个数指定分组中心值,元素的个数为数据分组数。x缺省时,默认按10个等分区间进行统计。
rose(theta[],x)
其中,参数theta用于确定每一区间与原点的角度,选项x用于指定区间的划分方式。
面积图
score = [10,25,3,18,41];
ex = [0,0,0,0,1];%1的位置对应的那块原理圆心
pie(score,ex);
结果如下:
pie(X,explode,labels)
此 MATLAB 函数使用 X 中的数据绘制饼图。饼图的每个扇区代表 X 中的一个元素。
散点图
scatter(x,y,sz,‘filled’)
此 MATLAB 函数 在向量 x 和 y 指定的位置创建一个包含圆形的散点图。该类型的图形也称为气泡图。
sz用于指定线性、颜色、数据点标记。‘filled’用于指定数据点填充,若省略则默认是空心点。
例:画一个爱心,组成爱心的点是五角星
t = 0:pi/50:2*pi;
x = 16*sin(t).^3;
y = 13*cos(t)-5*cos(2*t)-2*cos(3*t)-cos(4*t);
scatter(x,y,'rp','filled');
结果如下:
矢量图
quiver – 箭头图或速度图
quiver(x,y,u,v,LineSpec,‘filled’)
此 MATLAB 函数 在 x 和 y 中每个对应元素对组所指定的坐标处将向量绘制为箭头。矩阵 x、y、u 和 v必须大小相同并包含对应的位置和速度分量。但是,如下节所述,x 和 y还可以是向量。默认情况下,箭头缩放到刚好不重叠,但您可以根据需要将箭头缩放的长一些或短一些。
[x,y]为起点坐标,[u,v]为重点坐标。LinSpec设置线性、颜色。
例:
%已知向量A、B,求A+B,并用矢量图表示。
A = [4,5]; B = [-10,0]; C = A+B;
hold on
quiver(0,0,A(1),A(2),'-b');
quiver(0,0,B(1),B(2),'--black');
quiver(0,0,C(1),C(2),'-.g');
text(A(1),A(2),'A');text(B(1),B(2),'B');text(C(1),C(2),'C');
axis([-12,6,-1,6]);
grid on
结果如下:
双坐标轴
plotyy – 创建具有两个 y 轴的图形
此 MATLAB 函数 绘制 Y1 对 X1 的图,在左侧显示 y 轴标签,并同时绘制 Y2 对 X2 的图,在右侧显示 y 轴标签。
plotyy(X1,Y1,X2,Y2,‘function1’,‘function2’)
例:
clear;clc;
x = [0:0.01:20];
y1 = 200*exp(-0.05*x).*sin(x);
y2 = 0.8*exp(-0.5*x).*sin(10*x);
plotyy(x,y1,x,y2);
legend('y1=200*exp(-0.05*x).*sin(x)','y2=0.8*exp(-0.5*x).*sin(10*x)');
结果如下:
三维作图
上文讲到了许多常用的二维图像绘制的函数和方法。下面我们将介绍一些常用的MATLAB三维图像绘制函数。
## plot3和fplot3 >plot3 – 三维点或线图 >plot3(X1,Y1,Z1,LineSpec1,…,Xn,Yn,Zn,LineSpecn) >此 MATLAB 函数 绘制三维空间中的坐标。 要绘制由线段连接的一组坐标,请将 X、Y、Z 指定为相同长度的向量。 要在同一组坐标轴上绘制多组坐标,请将X、Y 或 Z 中的至少一个指定为矩阵,其他指定为向量。
例:绘制空间螺旋线图像,其参数方程为
x = sin ( t ) + t cos ( t ) ; y = cos ( t ) − t sin ( t ) ; z = t ; x=\sin(t)+t\cos(t);y=\cos(t)-t\sin(t);z=t; x=sin(t)+tcos(t);y=cos(t)−tsin(t);z=t;
t = [0:0.1:10*pi];
x = sin(t)+t.*cos(t);
y = cos(t)-t.*sin(t);
z = t;
plot3(x,y,z);
结果如下:
其使用与plot很想,也可以使用plot的参数改变空间曲线的线性、颜色、点标识。同时为增加图像的自明性,也可以对图像加上轴标签,标题,图例等。
fplot3 – 三维参数化曲线绘图函数
fplot3(funx,funy,funz,tinterval,LineSpec)
此 MATLAB 函数 在默认区间 [-5,5](对于 t)绘制由 x = funx(t)、y = funy(t) 和 z = funz(t)定义的参数化曲线。
其使用与fplot基本一致。
三维曲面
绘制三维曲面的一些函数
mesh(x,y,z,c)
surf(x,y,z,c)
mesh(z,c)
surf(z,c)
各参数的意义:x,y是网格坐标矩阵,z是网格点上的高度矩阵,c用于指定不同高度下的曲面颜色,c省略时,颜色设定为正比于图形的高度。
此外还有一些其他的绘制三维图像的函数
带等高线的三维网格曲面函数meshc
带底座的三维网格曲面函数meshz
具有等高线的曲面函数surfc
具有光照效果的曲面函数surfl
热力图
heatmap – 创建热图 h = heatmap(tbl,xvar,yvar,‘ColorVariable’,cvar) 此
MATLAB 函数 基于表 tbl 创建一个热图,并返回 HeatmapChart 对象。xvar 输入参数指示沿 x
轴显示的表变量。yvar输入参数指示沿 y 轴显示的表变量。默认颜色基于计数聚合,这种方法计算每对 x 和 y
值一起出现在表中的总次数。可使用 h在创建热图之后对其进行修改。有关属性列表,请参阅 HeatmapChart 属性。
图形修饰
基本绘图指令
综上介绍了一些常用的MATLAB作图函数。此外我将介绍另外一种更方便的作图方法,这样你在忘记这些函数的时候,也可以做出需要的结果图像。
在MATLAB界面的“工作区”,找到你要绘制图像的变量,双击进入“变量”界面,全部选中后,点击界面上面的“绘图”这里有MATLAB所有的绘图函数,点击即可绘制对应图像。是不是简单呢
笔者的MATLAB版本为R2020a,上述办法并不一定适用于读者的MATLAB。可能需要自己去寻找变量界面。
图形标注
title(图形标题)
xlabel(x轴说明)
ylabel(y轴说明)
text(x,y,文本说明)
legend(图1,图2,...,参数...)
在plot函数介绍部分已经介绍了这些标注方法的使用。
图形窗口处理
窗口分隔
subplot – 在平铺位置创建坐标区
subplot(m,n,p)
此 MATLAB 函数 将当前图窗划分为 m×n 网格,并在 p 指定的位置创建坐标区。
MATLAB按行号对子图位置进行编号。第一个子图是第一行的第一列,第二个子图是第一行的第二列,依此类推。如果指定的位置已存在坐标区,则此命令会将该坐标区设为当前坐标区。
窗口视角
-
方位角:视点与原点连线在xy平面上的投影与y轴负方向形成的角度,正值表示逆时针,负值表示顺时针。
-
仰角:视点与原点连线与xy平面的夹角,正值表示视点在xy平面上方,负值表示视点在xy平面下方。
view – 照相机视线
view(az,el)
此 MATLAB 函数 为当前坐标区设置照相机视线的方位角和仰角。
其中az为方向角,el为仰角。系统默认的视点方向角为-37.5°,仰角为30°
色彩处理
- Colormap
创建色图矩阵
camp=colormap(parula(5));
parula是内置的色图种类之一。MATLAB所有内置色图如下:
指定当前图形使用的色图
%以peaks为例,先渲染图形,后紧跟色图种类即可
surf(peaks);
colormap cool
colorbar%显示颜色条
结果如下:
- 用shading函数改变染色方式
shading – 设置颜色着色属性
此 MATLAB 函数 每个网格线段和面具有恒定颜色,该颜色由该线段的端点或该面的角边处具有最小索引的颜色值确定。
shading flat —网格片和网格线都是对应颜色
shading faceted —网格片是对应颜色,网格线是黑色
shading interp —网格片内采用颜色插值
例:对同一色图用不同的染色方式
[x,y] = meshgrid(-5:1:5,-5:1:5);
z = x.^2 + y.^2 - 10*cos(2*pi*x) - 10*cos(2*pi*y) + 20;
colormap(cool)
subplot(1,3,1)
surf(x,y,z);
shading flat
subplot(1,3,2)
surf(x,y,z);
shading interp
subplot(1,3,3)
surf(x,y,z)
结果如下:
总结
全文讲到了许多MATLAB绘图的常用函数以及图像修饰方法,希望对各位有所帮助。
此外如果忘记了这些函数,也可以在生成初始图像时在figure窗口的插入部分对图像进行标注。或打开属性检查器,进行更详细的属性设置和图像标注。希望大家能多研究这个属性检查器
对修改图形有非常大的帮助。
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本文借鉴了其他很多博主的文章,在此表示对这些大佬的感谢。
https://blog.csdn.net/weixin_45634606/article/details/104422695
https://blog.csdn.net/woaiyyt/article/details/112983849
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