MATLAB学习笔记（五）——MATLAB绘图
（一）二维数据曲线图
一、绘制单根二维曲线
1、基本调用格式
plot(x,y)
（1）x,y为长度相同的向量，分别用于储存x坐标和y坐标数据
（2）用于绘制以x,y为横，纵坐标的二维曲线。
（3）举例
>> x=linspace(0,2*pi,100); >> y=2*exp(-5*x).*cos(4*pi*x); >> plot(x,y)
效果如下：
从这里我们可以明白plot绘图，其实是取点，然后用光滑的曲线进行连接的。可以说是最差的插值方法吧。
2、plot函数最简单的调用格式
plot(x)
（1）x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。
（2）x是复向量时，以向量元素的实部和虚部为横、纵坐标绘制一条曲线。
（3）举个例子
>> t=linspace(0,2*pi,100); >> x=exp(i*t); >> plot(x)
二、绘制多根二维曲线
1、plot函数的输入参数是矩阵形式
（1）当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，绘制出多根不同颜色的线。
>> x=linspace(0,2*pi,100); >> y=[sin(x);1+sin(x)2+sin(x)]; >> plot(x,y)
（2）当x,y是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于列数。
>> x1=linspace(0,2*pi,100); >> x2=linspace(0,3*pi,100); >> x3=linspace(0,4*pi,100); >> x=[x1,x2,x3]';>> y=[sin(x1);1+sin(x2);2+sin(x3)]‘; >> plot(x,y)
（3）对只包含一个输入参数的plot函数
a、当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线。
b、当输入参数是复矩阵时，则以实部、虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。
t=linspace(0,2*pi,100); x=exp(i*t); y=[x;2*x;3*x]'; plot(y)
2、含多个输入参数的plot函数
（1）调用格式为
plot(x1,y1,x2,y2,……,xn,yn)
可以在同一坐标内画出3条曲线
（2）当输入参数有矩阵形式时，配对的x，y按对应的横纵坐标分别绘制曲线，条数还是等于列数。
3、具有两个纵坐标标度的图形
（1）调用格式
plotyy(x1,y1,x2,y2)
其中x1，y1对应一条曲线，而x2和y2对应另外一条曲线，然后左边是第一条曲线的纵坐标，右边是第二条曲线的纵坐标。
（2）实例
>> y1=0.2*exp(-0.5*t).*cos(4*pi*t); >> y2=2*exp(-0.5*t).*cos(pi*t); >> plotyy(t,y1,t,y2);
4、图形保持
一般情况下，每执行一次命令就刷新当前窗口，图形窗口原有图形将不复存在。若希望在已存在的图形上再继续添加新的图形，可以使用图形保持命令hold。
hold on保持
hold off取消保持
hold 在两者之间切换
三、设置曲线样式
调用格式为：
plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,……,xn,yn,选项n)
其中选项的顺序好像没有关系- -，大家可以试一试
四、图形标注与坐标控制
1、图形标注
（因为可以直接加，所以这些命令了解一下就好了。。）
2、坐标控制
（因为也可以直接调整，所以了解一下就好）
（1）调整坐标函数
axis([xmin xmax ymin ymax zmin zmax])
（2）grid命令
grid on 画网格线
grid off 不画网格线
grid 进行切换
五、图形的可视化编辑
（因为2014有官方中文版，所以就不需要多说了- -）
六、对函数自适应采样的绘图函数
主要是我们使用plot函数的时候，我们为了方便都是取等步长的点，这样的话，如果遇到疏密不一的曲线就很难描绘出来，所以还有一个函数可以直接进行适应。
1、调用格式
fplot(fname,lims,tol,选项)
其中：fname为函数名，以字符串的形式出现。可以是由多个分量函数构成的行向量，分量函数可以是函数的直接字符串，也可以是内部函数名或函数文件名。
lims为x,y的取值范围。可以取二元向量，也可以四元向量
tol为允许的相对误差
2、实例
>> fplot('cos(tan(pi*x))',[0,1],1e-4)
换句话说，我们在绘制已知表达式的情况下，使用这用绘制方法是最好的。
七、图形窗口的分割
如果我们需要在一个图形窗口内绘制若干个独立的图形，这就需要对图形窗口进行分割。分割后的图形窗口由若干个绘图区组成，每一个绘图区可以建立独立的坐标系并绘制图形。
1、subplot函数的调用格式
subplot(m,n,p)
作用是将当前图形窗口分成m*n个绘图区，区号是按照行号优先编号，且选定第p个区为当前互动区。
2、一个demo
x_square=[-3,3,3,-3,-3];
y_square=[3,-3,3,3,-3];
x_circle=3*cos((0:10:360)*pi/180);
y_circle=3*sin((0:10:360)*pi/180);
x_triangle=3*cos([90,210,330,90]*pi/180);
y_triangle=3*sin([90,210,330,90]*pi/180);
subplot(2,2,1);
plot(x_square,y_square,'-r');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('square');subplot(2,2,2);
plot(x_circle,y_circle,'--k');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('circle');subplot(2,2,3);
plot(x_triangle,y_triangle,':b');
axis([-4,4,-4,4]);
axis('equal');
title('triangle');
（二）其他二维图形
一、其他坐标系下的二位数据曲线图
1、对数坐标图形
（1）调用格式
semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2……) semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2……) loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2……)
第一个函数为x为对数坐标，y为线性刻度。
第二个函数为y为对数坐标，x为线性刻度。
第三个函数x,y都是对数坐标。
（2）demo
x=linspace(0,10,100); y=10*x.*x; subplot(2,2,1); plot(x,y);subplot(2,2,2); semilogx(x,y);subplot(2,2,3); semilogy(x,y);subplot(2,2,4); loglog(x,y);
2、极坐标图
（1）调用格式
polar(theta,rho,选项)
其中theat为极角，rho为矢径
（2）demo
>> r=sin(t).*cos(t); >> polar(t,r)
二、二维统计分析图
| 条形图 | bar(x,y,选项) |
| 阶梯图 | stairs(x,y,选项) |
| 杆图 | stem(x,y,选项) |
| 填充图 | fill(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2……） |
| 饼图 | pie([a0,a1,a2,……]) |
前三个跟plot类似，然后fill就是将这些点连起来，然后如果最后不是封闭图形，那么首尾会自动连接起来。
（三）隐函数绘图
（四）三维图形
一、三维曲线
1、最基本的三维图形函数plot3
（1）用来绘制三维曲线
（2）格式
plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2……)
（3）demo
t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); plot3(x,y,z); gride on;
二、三维曲面
1、产生三维数据
绘制z=f(x,y)所表示的三维全面图，先要在x,y平面选定一个矩形区域，分成很多小块，然后确定x和y（中心），然后带入f(x,y)，求Z
（1）在MATLAB中产生网格坐标矩阵
x=a:d1:b; y=c:d2:d; [X,Y]=meshgrid(x,y);
a、X矩阵的每一行都是向量X，行数等于Y元素的个数
b、Y矩阵的每一列都是向量Y，列数等于X元素的个数
c、当x=y的时候，可以只调用meshgrid（x)
（2）计算Z
当然一般z是需要用for循环还有条件语句来构造的。
2、绘制三维曲面的函数
（1）调用格式
a、mesh(x,y,z,c):用于绘制三维网格图，比较粗糙
meshc(x,y,z,c):会带有等高线
meshz(x,y,z,c):会带有曲线的底座
b、surf（x,y,z,c)：用于绘制三维曲面，精细
① 其中，x,y,z是同一纬度的矩阵，z=f(x,y)，c用于制定在不同高度下的颜色范围，c省略时，默认c=z。
② 然后如果x,y省略的话，z的列下标作为x轴坐标，z的行下标作为y轴坐标。
③ 如果X，y是向量，那么length(x)等于Z的列，length(y)的长度等于Z的行。
（2）一个demo
[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8); z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2); subplot(2,2,1); mesh(x,y,z);subplot(2,2,2); meshc(x,y,z);subplot(2,2,3); meshz(x,y,z);subplot(2,2,4); surf(x,y,z);
3、标准三维曲面
（1）shpere(n)
a、调用格式
[x,y,z]=sphere(n);
该函数将产生(n+1)^2的矩阵x,y,z，采用这三个矩阵绘制出圆心位于原点，半径为1的单位球体，n决定了球面的圆滑程度
（2）cylinder函数
a、调用格式
[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。
（3）peak函数
用来展示三维曲面。z=f(x,y)的函数关系如下
调用格式
z=peaks(n)
（4）一个demo
t=linspace(0,2*pi,40);[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30); subplot(2,2,1); surf(x,y,z);subplot(2,2,2); [x,y,z]=sphere; surf(x,y,z);subplot(2,1,2); [x,y,z]=peaks(30); surf(x,y,z);
三、其他三维图形
1、绘制统计图
| 三维条形图 | bar3(y) | y的每一个元素对应一个条形 |
| bar3(x,y) | 在x指定的位置上绘制y中元素的条形图 | |
| 三维杆图 | stem3(z) | 将数据序列z表示为从xy平面向上延伸的杆图 |
| stem3(x,y,z) | 在指定位置上画杆图 | |
| 三维饼图 | pie3(x) | X为向量，用于绘制一个三维饼图 |
| fill3（x,y,z,c) | 使用x,y,z作为多边形的顶点，c制定了填充的颜色 |
一个demo
t=linspace(0,2*pi,40);subplot(2,2,1); bar3(magic(4));subplot(2,2,2); y=2*sin(0:pi/10:2*pi); stem3(y);subplot(2,2,3); pie3([1000,2000,3000,4000]);subplot(2,2,4); fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),'y');
2、瀑布图
调用格式
waterfall(X,Y,Z)
3、等高线图
>> contour3(X,Y,Z,1000);
其中1000表示高度的等级数，越大表示分的越精细
（五）图形修饰处理
一、视点处理
通过修改视点来看到不同角度的形状。
1、函数格式
view(az,el)
az表示方位角，el表示仰角
2、其实可以直接在选项中直接转动= =，所以不哆嗦
二、色彩处理
1、颜色的向量表示。
2、色图
就是一个m*3的数值矩阵，每一行表示一个RGB三元组。色图可以认为生成，也可以调用函数
除了plot和其派生函数，其他函数均使用色图着色。使用这个函数可以改变色图
colormap(m)
其中m表示色图矩阵
3、三维表面图形的着色
一个demo
[x,y,z]=sphere(30);colormap(copper);subplot(1,3,1); surf(x,y,z); axis equal;subplot(1,3,2); surf(x,y,z); shading flat; axis equal;subplot(1,3,3); surf(x,y,z); shading interp; axis equal;
三、光照处理
light('color;,选项1，'style',选项2，'position',选项3）选项1表示颜色 ，
选项2：’infinite’表示无穷远光，’local’表示近光、
选项3：表示光照来的位置
[x,y,z]=sphere(30);subplot(1,2,1);
surf(x,y,z);
axis equal;
shading flat;
light('posi',[0,1,1]);subplot(1,2,2);
surf(x,y,z);
shading flat;
axis equal;
light('posi',[1,0,1]);
四、图形的裁剪处理
[x,y]=meshgrid(-5:0.1:5); z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.^2+y.^2)/4); surf(x,y,z); shading interp; pause;i=find(x<=0&y<=0); zi=z; zi(i)=NaN; surf(x,y,zi); shading interp;
（六）图像处理与动画制作
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