MATLAB学习笔记（06 高阶绘图 Advanced Plot）

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1. 对数图 (Logarithm Plots)

x = logspace(-1,1,100); %logspace()生成对数间距向量，此处表达的含义是X矩阵是在10^(-1)和10^(1)之间生成100个点。
y = x.^2;  subplot(2,2,1);
plot(x,y);        %正常坐标轴的图形
title('Plot'); subplot(2,2,2);
semilogx(x,y);      %X轴为对数坐标轴，Y轴为正常坐标轴的图形
title('Semilogx'); subplot(2,2,3);
semilogy(x,y);    %Y轴为对数坐标轴，X轴为正常坐标轴的图形
title('Semilogy'); subplot(2,2,4);
loglog(x, y);     %X轴为对数坐标轴，Y轴为对数坐标轴的图形
title('Loglog');set(gca,'XGrid','on');        %给X轴加网格

2. 直方图 (Histogram)

y = randn(1,1000); subplot(2,1,1);
hist(y,10);   %基于y创建直方图，且直方图的bin数量为10
title('Bins = 10'); subplot(2,1,2);
hist(y,50);    %直方图的bin数量为50
title('Bins = 50');

3. 条形图 (Bar Chart)

x = [1 2 5 4 8];  y = [x;1:5]; subplot(1,3,1);  bar(x);  title('A bargraph of vector x');
%bar(x)创建一个条形图，x中的每个元素对应一个条形。subplot(1,3,2);  bar(y);  title('A bargraph of vector y');
%关于数组y的条形图, 如果 y 是 m×n (2*5)矩阵，则 bar 创建每组包含 n (5)个条形的 m (2)个组。subplot(1,3,3);  bar3(y);  title('A 3D bargraph');
%关于数组y的三维条形图，y 中的每个元素对应一个条形图,  y 轴的刻度范围是从 1 到 y 的行数(2)。

堆叠型和水平型条状图 (Stacked and Horizontal Bar Charts)

x = [1 2 5 4 8];
y = [x;1:5]; subplot(1,2,1); bar(y,'stacked'); title('Stacked');
%堆叠型条状图subplot(1,2,2); barh(y); title('Horizontal');
%水平型条状图

P9 exercise:

题目：stack the horizontal bar chart

x = [1 2 5 4 8];
y = [x;1:5]; barh(y,'stacked'); title('Horizontal Stacked barplot');
%水平型堆叠条状图

4. 饼状图 (Pie Charts)

a = [10 5 20 30]; subplot(1,3,1);  pie(a);
%对a中的值进行归一化然后画图subplot(1,3,2);  pie(a,[0,0,0,1]);
%pie(X,explode) 将扇区从饼图偏移一定位置。
%explode 是一个由与 X 对应的零值和非零值组成的向量或矩阵。
%pie 函数仅将对应于 explode 中的非零元素的扇区偏移一定的位置。subplot(1,3,3);  pie3(a, [0,0,0,1]);
%使用 a 中的数据绘制三维饼图。

P9 exercise

题目：separate all the pieces in the pie chart

a = [10 5 20 30]; subplot(1,3,2);  pie(a,[2,1,3,100]);
%矩阵内的数字是随便打的，矩阵中的非零数字对应地将饼状图部分分开subplot(1,3,3);  pie3(a, [21,3,4,1]);

5. 极坐标图 (Polar Chart)

x = 1:100;  theta = x/10;
r = log10(x);
subplot(1,4,1);  polar(theta,r); theta = linspace(0, 2*pi);  %返回（2，2pi）的一百个等间距点（包含 2 和 2pi）
r = cos(4*theta);
subplot(1,4,2);  polar(theta,r); theta = linspace(0, 2*pi, 6); %返回六个点
r = ones(1,length(theta));  %返回全为1的矩阵（1*6）
subplot(1,4,3);  polar(theta,r); theta = linspace(0, 2*pi); r = 1-sin(theta);
subplot(1,4,4);  polar(theta,r);

P10 exercise

题目：plot a hexagon（六边形） on a polar chart

用上面的第三个图（五边形）代码修改

x = 1:100;  theta = linspace(0, 2*pi, 7); %返回7个点
r = ones(1,length(theta));  %返回全为1的矩阵（1*7）
polar(theta,r);

6. 绘制阶梯图和离散序列数据 (Stair and Stem（柱子） Charts)

x = linspace(0, 4*pi, 40);
y = sin(x); subplot(1,2,1);
stairs(y); %绘制阶梯图subplot(1,2,2);
stem(y);        %绘制离散数据序列

P12 exercise

题目：
Plot a function: f(t)=sin⁡(πt24)f(t)=\sin \left(\frac{\pi t^{2}}{4}\right)f(t)=sin(4πt2)
Add the points sampled at 5Hz5 \mathrm{~Hz}5 Hz using stem()stem ()stem()

需要画出两条曲线，一个是连续函数f(t)（看起来连续），另一个是采样频率为5Hz的离散序列

t= linspace(0,10,100);
f=sin((pi*t.^2)/4);%频率f=5Hz，T= 1/f= 0.2s，即每0.2s取一个采样点
T=[0:0.2:10];
F=sin((pi*T.^2)/4);hold on
stem(T,F);  %离散序列
plot(t,f);  %连续函数
hold offset(gca,’FontSize‘,20);
xlabel(’time(s)‘); %加个标签说明我不是把PPT中的图剪切上来的

7. 箱线图和含误差条的线图 (Boxplot and Error Bar)

箱线图

箱线图（Box-plot）是一种用于显示一组数据分散情况的统计图，多用于多组数据的比较。
在每个箱子上，中心标记表示中位数，箱子的底边和顶边分别表示第 25 个和 75 个百分位数。虚线会延伸到不是离群值（可以理解为距离数据平均值非常远的数值，统计时应当舍去）的最远端数据点，离群值会使用 ‘+’ 标记符号单独绘制。

load carsmall %加载样本数据boxplot(MPG, Origin);  %创建一个表示每加仑英里数 (MPG) 测量值的箱线图，按测量的原产国 (Origin) 分组%boxplot(x,g) 使用 g 中包含的一个或多个分组变量创建箱线图

含误差条的线图 (error bar)

x=0:pi/10:pi; y=sin(x); e=std(y)*ones(size(x));
% size(x)返回一个行向量（[1 11]），ones(size(x))得到该维度(1行11列)的全为1的行向量
%std(y)返回y的标准差，e表示关于y的标准差矩阵，其大小由x的尺寸所决定。errorbar(x,y,e) %
%errorbar(x,y,e) 绘制 y 对 x 的图，并在每个数据点处绘制一个垂直误差条,
%e 表示每个数据点上方和下方误差条的长度

8. fill() （填充二维多边形）

t =(1:2:15)'*pi/8;  x = sin(t);  y = cos(t); fill(x,y,'r');    %依据 x 和 y 中的数据创建填充的图形，填充封闭图形为红色
axis square off;  %关闭直角坐标系text(0,0,'STOP','Color', 'w', 'FontSize', 80, ...'FontWeight','bold', 'HorizontalAlignment', 'center');
%FontWeight 表示字体粗细，HorizontalAlignment 表示文本框中的文本水平对齐

P15 exercise

题目：Plot a wait sign

x=[2 0 -2 0];
y=[0 -2 0 2];fill(x,y,'y','linewidth',10);
axis square off;
title('my pic','FontSize',20); %加个title表示是自己画的text(0,0, 'WAIT','Color','k','FontSize',80,...'FontWeight','bold','HorizontalAlignment','center');

9. Color Space

颜色设置格式：

P17 exercise

题目：

G = [46 38 29 24 13]; S = [29 27 17 26 8];
B = [29 23 19 32 7]; h = bar(1:5, [G' S' B']);
title('Medal count for top 5 countries in 2012 Olympics');
ylabel('Number of medals'); xlabel('Country');
legend('Gold', 'Silver', 'Bronze')

修改后的代码如下：

G = [46 38 29 24 13];
S = [29 27 17 26 8];
B = [29 23 19 32 7];  h = bar(1:5, [G' S' B'],'FaceColor','flat'); %'表示转置
%bar(x,y) 在 x指定的位置绘制条形，y是5*3的矩阵，得到的h是5组每组3条的bar图xticklabels({'USA','CHN','GBR','RUS','KOR'});
%经查找，xticklabels可以直接对多个xticklabel进行设置。set(gca,'FontSize',20);
title('Medal count for top 5 countries in 2012 Olympics');
ylabel('Number of medals');  xlabel('Country');
legend('Gold', 'Silver', 'Bronze')%以上得到未更改条形颜色的条形图set(h(1),'FaceColor','#CCCC00');
%查百度知道的，h是一个1*3的bar阵列，每个bar里面有五组数据，此处设置第一个bar的颜色为gold，以此类推set(h(2),'FaceColor','#CCCCCC'); set(h(3),'FaceColor','#996666');

10. imagesc() （可视化数据的图像）

[x, y] = meshgrid(-3:.2:3,-3:.2:3);
%对于 [X, Y]=(x, y), X和Y 是 y*x 规格的矩阵，
%其中X的每一行是x的副本，Y中的每一列是y的副本z = x.^2 + x.*y + y.^2;  surf( x, y, z);  %创建一个三维曲面图
box on; set(gca,'FontSize', 16);  zlabel('z');
xlim([-4 4]);  xlabel('x');
ylim([-4 4]);  ylabel('y');

[x, y] = meshgrid(-3:.2:3,-3:.2:3); z = x.^2 + x.*y + y.^2;  imagesc(z); %显示矩阵数据的图像，其中 z 中的最小值映射到颜色图中的第一种颜色，最大值映射到最后一种颜色。
axis square; xlabel('x'); ylabel('y')
colorbar; %显示颜色栏

11. 内建颜色图

使用MATLAB内建颜色图

colormap([Name]) %Name 的选取如下图%colormap 矩阵的规格为 256*3
a= colormap([Name]) %自定义colormap，举例：
a= ones(256, 3);
colormap(a);

其中 Name 的选取如下图：

P22 exercise：

题目：Create a custom green color map such that the output of the script below looks like:

x = [1:10; 3:12; 5:14]; imagesc(x); colorbar; %此处是把矩阵x中的数据可视化为图像，并没有得到一个自定义colormap%以下为自定义colormap程序
map = zeros(256,3);
map(:,2) = (0:255)/255;
colormap(map);
%map 是颜色图，map矩阵中的每一行均使用 RGB 三元组定义一种颜色，map矩阵中只有第二列有数值，所以得到的 colormap 全为绿色

12. 3D Plot

一些重要函数

Function	Description
plot3	3-D line plot
surf	3-D shaded surface plot
surfc	Contour plot under a 3-D shaded surface plot
surface	Create surface object
meshc	Plot a contour graph under mesh graph
contour	Contour plot of matrix
contourf	Filled 2-D contour plot

plot3()

x=0:0.1:3*pi;  z1=sin(x);  z2=sin(2.*x);  z3=sin(3.*x); y1=zeros(size(x));   %得到的是一个行向量
y3=ones(size(x));   %得到的也是一个行向量
y2=y3./2; plot3(x,y1,z1,'r',x,y2,z2,'b',x,y3,z3,'g'); grid on; xlabel('x-axis');  ylabel('y-axis');  zlabel('z-axis');

13. Surface Plot

x = -3.5:0.2:3.5;   %设置x的范围
y = -3.5:0.2:3.5;   %设置y的范围[X,Y] = meshgrid(x,y);   %生成一个与坐标x，y相关的网格
Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);   %计算每个平面坐标点对应的z值
%可以在命令后中输入X，Y，观察其值subplot(1,2,1); mesh(X,Y,Z);  title('mesh plot');
subplot(1,2,2); surf(X,Y,Z);  title('surf plot');  %surf上的网格有贴图

contour()
将等高的3D绘图投影到2D平面上

x = -3.5:0.2:3.5;
y = -3.5:0.2:3.5;
[X,Y] = meshgrid(x,y);
Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);
subplot(2,1,1);
mesh(X,Y,Z);
axis square;
subplot(2,1,2);
contour(X,Y,Z);  %投影
axis square;

多种投影绘图

x = -3.5:0.2:3.5; y = -3.5:0.2:3.5;
[X,Y] = meshgrid(x,y); Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);subplot(1,3,1); contour(Z,[-.45:.05:.45]);   %调整等高线的疏密程度
%contour(Z)，相比contour(X, Y, Z)没有准确的X，Y坐标
axis square;subplot(1,3,2); [C,h] = contour(Z);  %[C,h] = contour() 返回等高线矩阵 C 和等高线对象 h
clabel(C,h);   %clabel(C,h) 为当前等高线图添加标签
axis square;subplot(1,3,3); contourf(Z);   %然后显示 Z 的填充等高线图
axis square;

P30 exercise:

题目：Combine the contour techniques to generate a figure as shown below

其中等高线是一格 0.05 ，等高线上需要标数值，且为等高线填充颜色

x = -3.5:0.2:3.5; y = -3.5:0.2:3.5;
[X,Y] = meshgrid(x,y); Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);[C,h] = contourf(X,Y,Z,[-0.4:0.05:0.4]);  %contour()括号中要加X，Y才能得到正确的坐标轴
clabel(C,h);
axis square;%至此得到基本的等高线图，下面对坐标轴进行变换xlim([-2,2]);
ylim([-2,2]);colormap('default');  %设置为默认色图

meshc() & surfc()

x = -3.5:0.2:3.5; y = -3.5:0.2:3.5;
[X,Y] = meshgrid(x,y); Z = X.*exp(-X.^2-Y.^2);subplot(1,2,1); meshc(X,Y,Z);  %有投影的mesh()
subplot(1,2,2); surfc(X,Y,Z);  %有投影的surf()

14. 视角（View Angle）

view(az,el) 为当前坐标区设置相机视线的方位角和仰角。

sphere(50);  %得到半径为1，50*50个面的球面
shading flat; %shading()设置颜色着色属性
%shading flat 表示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。L1= light('Position',[1 3 2]);  %打光位置，用set(L1,'Position',[]) 可以改变打光位置
L2= light('Position',[-3 -1 3]);
material shiny;  %控制曲面和补片的反射属性。
%material shiny 使得对象具有相对于漫反射和环境光更高的镜面反射，镜面反射光的颜色仅取决于光源的颜色。set(gcf,'Color',[1 1 1]);
view(-45,20);

15. 绘制3D多边形

v = [0 0 0; 1 0 0 ; 1 1 0; 0 1 0; 0.25 0.25 1; ...
0.75 0.25 1; 0.75 0.75 1; 0.25 0.75 1];
f = [1 2 3 4; 5 6 7 8; 1 2 6 5; 2 3 7 6; 3 4 8 7; 4 1 5 8]; subplot(1,2,1);  patch('Vertices', v, 'Faces',f,...%vertices (v)指顶点位置，faces (f)定义要连接的顶点
'FaceVertexCData', hsv(6), ...%FaceVertexCData 制定一个数组表示每个面对应一种颜色
'FaceColor', 'flat');  %颜色可以是同一颜色，使用flat 且为每个顶点指定不同颜色，则指定的第一个顶点的颜色决定面的颜色view(3);  %3 表示三维视角
axis square tight;  grid on; subplot(1,2,2);  patch('Vertices', v, 'Faces', f, ...
'FaceVertexCData', hsv(8),...
'FaceColor', 'interp');  %颜色基于每个面的顶点颜色通过插值来计算，对于插补颜色，请将此属性指定为 'interp'。view(3);  axis square tight;  grid on;

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B站台湾大学郭彦甫｜MATLAB 学习笔记｜06 高阶绘图 Advanced Plot

MATLAB学习笔记（06 高阶绘图 Advanced Plot）

1. 对数图 (Logarithm Plots)

2. 直方图 (Histogram)

3. 条形图 (Bar Chart)

P9 exercise:

4. 饼状图 (Pie Charts)

P9 exercise

5. 极坐标图 (Polar Chart)

P10 exercise

6. 绘制阶梯图和离散序列数据 (Stair and Stem（柱子） Charts)

P12 exercise

7. 箱线图和含误差条的线图 (Boxplot and Error Bar)

8. fill() （填充二维多边形）

P15 exercise

9. Color Space

P17 exercise

10. imagesc() （可视化数据的图像）

11. 内建颜色图

P22 exercise：

12. 3D Plot

13. Surface Plot

P30 exercise:

14. 视角（View Angle）

15. 绘制3D多边形

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