第五章MATLAB的绘画与图形处理

第五章 MATLAB 的绘画与图形处理

MATLAB 具有非常强大的二维和三维绘图功能，尤其擅长于各种科学运算结果的优秀可视化。

5.1二维曲线的绘制

5.1.1基本绘图命令plot

plot 命令是MATLAB 中最简单而且使用最广泛的一个绘图命令，用来绘制二维曲线。 1. plot(x,y) 语法：

plot(x,y) %绘制以x 为横坐标y 为纵坐标的二维曲线

【例5.1】绘制正弦曲线y=sin(x)和方波曲线，如图5.1所示。

>> x1=0:0.1:2*pi; >> y1=sin(x1); %y1为x1的正弦函数 >> plot(x1,y1);

>> x2=[0 1 1 2 2 3 ]; >> y2=[1 1 0 0 1 1 ];

>> plot(x2,y2);

>> axis([0 4,0 2])

%将坐标轴范围设定为0-4和0-2

2. plot(x1,y1,x2,y2,…)绘制多条曲线

plot 命令还可以同时绘制多条曲线，用多个矩阵对为参数，MATLAB 自动以不同的颜色绘制不同曲线。

【例5.2】绘制三条曲线，如图5.2所示。

图5.1 (a) 正弦曲线

(b) 方波曲线

>> x=0:0.1:2*pi;

>> plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(3*x)) %画三条曲线

图5.2 三条曲线

5.1.2绘制曲线的一般步骤

表5.1为绘制二维、三维图形一般步骤的归纳。

表5.1绘制二维、三维图形的一般步骤

内容

曲线数据准备：

对于二维曲线，横坐标和纵坐标数据变量；

说明：

▪步骤1和3是最基本的绘图步骤，如果利用MA TLAB的默认设置通常只需要这两个基本步骤就可以基本绘制出图形，而其他步骤并不完全必需。

▪步骤2一般在图形较多的情况下，需要指定图形窗口、子图时使用。

除了步骤1、2、3的其他步骤用户可以根据自己需要改变前后次序。

5.1.3多个图形绘制的方法

1. 指定图形窗口

如果需要多个图形窗口同时打开时，可以使用figure语句。

语法：

figure(n) %产生新图形窗口

说明：如果该窗口不存在，则产生新图形窗口并设置为当前图形窗口，该窗口名为“Figure No.n”，而不关闭其它窗口。

2. 同一窗口多个子图

如果需要在同一个图形窗口中布置几幅独立的子图，可以在plot命令前加上subplot命令来将一个图形窗口划分为多个区域，每个区域一幅子图。

语法：

subplot(m,n,k) %使(m×n)幅子图中的第k幅成为当前图

说明：将图形窗口划分为m×n幅子图，k是当前子图的编号，“,”可以省略。子图的序号编排原则是：左上方为第1幅，先向右后向下依次排列，子图彼此之间独立。

【例5.3】用subplot命令画四个子图，如图5.3所示。

>> x=0:0.1:2*pi;

>> subplot(2,2,1) %分割为2*2个子图，左上方为当前图

>> plot(x,sin(x))

>> subplot(2,2,2) %右上方为当前图

>> plot(x,cos(x))

>> subplot(2,2,3) %左下方为当前图

>> plot(x,sin(3*x))

>> subplot(224) %右下方为当前图，省略逗号

>> plot(x,cos(3*x))

图5.3 四个子图

如果在使用绘图命令之后，想清除图形窗口画其它图形，应使用“clf”命令清图形窗。

>>clf %清除子图

3. 同一窗口多次叠绘

为了在一个坐标系中增加新的图形对象，可以用“hold”命令来保留原图形对象。

语法：

hold on %使当前坐标系和图形保留

hold off %使当前坐标系和图形不保留

hold %在以上两个命令中切换

说明：在设置了“hold on”后，如果画多个图形对象，则在生成新的图形时保留当前坐标系中已存在的图形对象，MATLAB会根据新图形的大小，重新改变坐标系的比例。

【例5.4】在同一窗口画出函数sinx在区间[0 2π]的曲线和cosx在区间[-ππ]的曲线，如图5.7所示。

>> x1=0:0.1:2*pi;

>> plot(x1,sin(x1))

>> hold on

>> x2=-pi:.1:pi;

>> plot(x2,cos(x2))

程序分析：坐标系的范围由0～2π转变为-π～2π。

图5.4 用hold on在同一窗口

5.1.4曲线的线型、颜色和数据点形

plot命令还可以设置曲线的线段类型、颜色和数据点形等，如表5.2所示。

表5.2 线段、颜色与数据点形

数据点间连线数据点形

符号类型符号类型

语法：

plot(x,y, s)

说明：x 为横坐标矩阵，y 为纵坐标矩阵，s 为类型说明字符串参数；s 字符串可以是线段类型、颜色和数据点形三种类型的符号之一，也可以是三种类型符号的组合。

【例5.5】用不同线段类型、颜色和数据点形画出sinx 和cosx 曲线，如图5.5所示。

>> x=0:0.1:2*pi;

>> plot(x,sin(x),'r-.') %用红色点划线画出曲线

>> hold on

>> plot(x,cos(x),'b:o')

%用蓝色圆圈画出曲线，用点线连接

5.1.5设置坐标轴和文字标注

1. 坐标轴的控制

用坐标控制命令axis 来控制坐标轴的特性，表5.3列出其常用控制命令。

表5.3 常用的坐标控制命令

含义

命令 含义使用默认设置 axis equal 纵、横轴采用等长刻度使当前坐标范围不变 axis fill 在manual 满整个绘图区取消轴背景 axis image 纵、图5.5在同一窗口画出两条曲线