Matlab绘图
强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。
本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。
一．二维绘图
二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。
一．绘制二维曲线的基本函数
在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。
1．plot函数的基本用法
plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式
plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。
例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线
程序如下：在命令窗口中输入以下命令
>> x=0:pi/100:2*pi;
>> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);
>> plot(x,y)
程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线
注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。
例52 绘制曲线
这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线：
>> t=-pi:pi/100:pi;
>> x=t.*cos(3*t);
>> y=t.*sin(t).*sin(t);
>> plot(x,y)
程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线
以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。分别说明：
①
2．含多个输入参数的plot函数
plot函数可以包含若干组向量对，每一组可以绘制出一条曲线。含多个输入参数的plot 函数调用格式为：plot(x1，y1，x2，y2，…，xn，yn)
如下列命令可以在同一坐标中画出3条曲线。
>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> plot(x,sin(x),x,2*sin(x),x,3*sin(x))
当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对应的列元素为横坐标和纵坐标绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> y1=sin(x);
>> y2=2*sin(x);
>> y3=3*sin(x);
>> x=[x;x;x]';
>> y=[y1;y2;y3]';
>> plot(x,y,x,cos(x))
x,y都是含有三列的矩阵，它们组成输入参数对，绘制三条曲线；x和cos(x)又组成一对，绘制一条余弦曲线。
利用plot函数可以直接将矩阵的数据绘制在图形窗体中，此时plot函数将矩阵的每一列数据作为一条曲线绘制在窗体中。如
>> A=pascal(5)
A =
1 1 1 1 1
1 2 3 4 5
1 3 6 10 15
1 4 10 20 35
1 5 15 35 70
>> plot(A)
3．含选项的plot函数
Matlab提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号。这些选项如表所示：
线型颜色标记符号
- 实线b蓝色. 点s 方块
: 虚线g绿色o 圆圈 d 菱形
-. 点划线r红色×叉号∨朝下三角符号
-- 双划线 c青色+ 加号∧朝上三角符号
m品
* 星号<朝左三角符号
红
y黄色>朝右三角符号
k黑色p 五角星
w白色h 六角星
例用不同的线型和颜色在同一坐标内绘制曲线及其包络线。
>> x=(0:pi/100:2*pi)';
>> y1=2*exp(-0.5*x)*[1,-1];
>> y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);
>> x1=(0:12)/2;
>> y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);
>> plot(x,y1,'k:',x,y2,'b--',x1,y3,'rp');
在该plot函数中包含了3组绘图参数，第一组用黑色虚线画出两条包络线，第二组用蓝色双划线画出曲线y，第三组用红色五角星离散标出数据点。
4．双纵坐标函数plotyy
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函数，它能把具有不同量纲，不同数量级的两个函数绘制在同一个坐标中，有利于图形数据的对比分析。使用格式为：plotyy(x1,y1,x2,y2)
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，左边的对应x1,y1数据对，右边的对应x2,y2。
例：（略）
二．绘制图形的辅助操作
绘制完图形以后，可能还需要对图形进行一些辅助操作，以使图形意义更加明确，可
读性更强。
1．图形标注
在绘制图形时，可以对图形加上一些说明，如图形的名称、坐标轴说明以及图形某一部分的含义等，这些操作称为添加图形标注。有关图形标注函数的调用格式为：
title（’图形名称’）（都放在单引号内）
xlabel（’x轴说明’）
ylabel（’y轴说明’）
text（x，y，’图形说明’）
legend（’图例1’，’图例2’，…）P190
其中，title、xlabel和ylabel函数分别用于说明图形和坐标轴的名称。text函数是在坐标点（x，y）处添加图形说明。（P88 或用gtext命令）。legend函数用于绘制曲线所用线型、颜色或数据点标记图例，图例放置在空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到所希望的位置。除legend函数外，其他函数同样适用于三维图形，在三维中z坐标轴说明用zlabel函数。
上述函数中的说明文字，除了使用标准的ASCII字符外，还可以使用LaTex（一种流行的数学排版软件）格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字符，数学符号和公式等内容。在Matlab支持的LaTex字符串中，用/bf , /it , /rm控制字符分别定义黑体、斜体和正体字符，受LaTex字符串控制部分要加大括号{}括起来。例如，text(0.3，0.5，’the usful {/bf MATLAB}’)，将使MATLAB一词黑体显示。一些常用的LaTex 字符见表，各个字符可以单独使用也可以和其他字符及命令配合使用。如
text(0.3 ,0.5 ,’sin({/omega}t+{/beta})’)
将得到标注效果。
标识符符号标识符符号标识符符号
/alpha /epsilon /infty
/beta /eta /int
/gamma /Gamma /partial
/delta /Delta /leftarrow
/theta /Theta /rightarrow
/lambda /Lambda /downarrow
/xi /Xi /uparrow
/pi /Pi /div
/omega /Omega /times
/sigma /Sigma /pm
/phi /Phi /leq
/psi /Psi /geq
/rho /tau /neq
/mu /zeta /forall
/nu /chi /exists
2．坐标控制
在绘制图形时，Matlab可以自动根据要绘制曲线数据的范围选择合适的坐标刻度，使得曲线能够尽可能清晰的显示出来。所以，一般情况下用户不必选择坐标轴的刻度范围。但是，如果用户对坐标不满意，可以利用axis函数对其重新设定。其调用格式为
axis（[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]）
如果只给出前四个参数，则按照给出的x、y轴的最小值和最大值选择坐标系范围，绘制出合适的二维曲线。如果给出了全部参数，则绘制出三维图形。
axis函数的功能丰富，其常用的用法有：
axis equal ：纵横坐标轴采用等长刻度
axis square：产生正方形坐标系（默认为矩形）
axis auto：使用默认设置
axis off：取消坐标轴
axis on ：显示坐标轴
还有：给坐标加网格线可以用grid命令来控制，grid on/off命令控制画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种之间进行切换。
给坐标加边框用box命令控制。和grid一样用法
例：绘制分段函数，并添加图形标注。（略）
3．图形保持
一般情况下，每执行一次绘图命令，就刷新一次当前图形窗口，图形窗口原有图形将不复存在，如果希望在已经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/off 命令是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两者之间进行切换。
例：（略）
4．图形窗口分割
在实际应用中，经常需要在一个图形窗口中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。同一图形窗口下的不同图形称为子图。Matlab提供了subplot 函数用来将当前窗口分割成若干个绘图区，每个区域代表一个独立的子图，也是一个独立的坐标系，可以通过subplot函数激活某一区，该区为活动区，所发出的绘图命令都是作用于该活动区域。调用格式：
subplot（m，n，p）
该函数把当前窗口分成m×n个绘图区，m行，每行n个绘图区，区号按行优先编号。其中第p个区为当前活动区。每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。
例：（略）
三．绘制二维图形的其他函数
1．其他形式的线性直角坐标图
在线性直角坐标中，其他形式的图形有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别为：
bar（x，y，选项）选项在单引号中
stairs（x，y，选项）
stem（x，y，选项）
fill（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…）
前三个函数和plot的用法相似，只是没有多输入变量形式。fill函数按向量元素下标渐增次序依次用直线段连接x，y对应元素定义的数据点。
例5-8：分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线
x=0:0.35:7;
y=2*exp(-0.5*x);
subplot(2,2,1);bar(x,y,'g');
title('bar(x,y,''g'')');axis([0, 7, 0 ,2]);
subplot(2,2,2);fill(x,y,'r');
title('fill(x,y,''r'')');axis([0, 7, 0 ,2]);
subplot(2,2,3);stairs(x,y,'b');
title('stairs(x,y,''b'')');axis([0, 7, 0 ,2]);
subplot(2,2,4);stem(x,y,'k');
title('stem(x,y,''k'')');axis([0, 7, 0 ,2]);
2．极坐标图
polar函数用来绘制极坐标图，调用格式为：
polar（theta，rho，选项）
其中，theta为极坐标极角，rho为极径，选项的内容和plot函数相似。
例5-9：绘制的极坐标图
theta=0:0.01:2*pi;
rho=sin(3*theta).*cos(5*theta);
polar(theta,rho,'r');
3．对数坐标图
在实际应用中，经常用到对数坐标，Matlab提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，其调用格式为：
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，…）
这些函数中选项的定义和plot函数完全一样，所不同的是坐标轴的选取。semilogx
函数使用半对数坐标，x轴为常用对数刻度，而y轴仍保持线性刻度。semilogy恰好和semilogx相反。loglog函数使用全对数坐标，x、y轴均采用对数刻度。
例：略
4．对函数自适应采样的绘图函数
5．其他形式的二维图形
二．三维绘图
一．绘制三维曲线的基本函数
最基本的三维图形函数为plot3，它将二维绘图函数plot的有关功能扩展到三维空间，可以用来绘制三维曲线。其调用格式为：
plot3（x1，y1，z1，选项1，x2，y2，z2，选项2，…）
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的选项一样。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，曲线条数等于矩阵的列数。
例513 绘制空间曲线
该曲线对应的参数方程为
t=0:pi/50:2*pi;
x=8*cos(t);
y=4*sqrt(2)*sin(t);
z=-4*sqrt(2)*sin(t);
plot3(x,y,z,'p');
title('Line in 3-D Space');
text(0,0,0,'origin');
xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');grid;
二．三维曲面
1．平面网格坐标矩阵的生成
当绘制z=f(x,y)所代表的三维曲面图时，先要在xy平面选定一矩形区域，假定矩形区域为D＝[a,b]×[c,d]，然后将[a,b]在x方向分成m份，将[c,d]在y方向分成n份，由各划分点做平行轴的直线，把区域D分成m×n个小矩形。生成代表每一个小矩形顶点坐标的平面网格坐标矩阵，最后利用有关函数绘图。
产生平面区域内的网格坐标矩阵有两种方法：
利用矩阵运算生成。
x=a:dx:b;
y=(c:dy:d)’;
X=ones(size(y))*x;
Y=y*ones(size(x));
经过上述语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素个数。
利用meshgrid函数生成；
x=a:dx:b;
y=c:dy:d;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
语句执行后，所得到的网格坐标矩阵和上法，相同，当x=y时，可以写成meshgrid(x)
2．绘制三维曲面的函数
Matlab提供了mesh函数和surf函数来绘制三维曲面图。mesh函数用来绘制三维网格图，而surf用来绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充。其调用格式为：
mesh（x，y，z，c）
surf（x，y，z，c）
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵，x，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。c省略时，Matlab认为c=z，也即颜色的设定是正比于图形的高度的。这样就可以得到层次分明的三维图形。当x，y省略时，把z矩阵的列下标当作x轴的坐标，把z矩阵的行下标当作y轴的坐标，然后绘制三维图形。当x，y是向量时，要求x的长度必须等于z矩阵的列，y的长度必须等于必须等于z的行，x，y向量元素的组合构成网格点的x，y坐标，z坐标则取自z矩阵，然后绘制三维曲线。
例515 用三维曲面图表现函数：
为了便于分析三维曲面的各种特征，下面画出3种不同形式的曲面。
%program 1
x=0:0.1:2*pi;
[x,y]=meshgrid(x);
z=sin(y).*cos(x);
mesh(x,y,z);
xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis');
title('mesh'); pause;
%program 2
x=0:0.1:2*pi;
[x,y]=meshgrid(x);
z=sin(y).*cos(x);
surf(x,y,z);
xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis'); title('surf'); pause;
%program 3
x=0:0.1:2*pi;
[x,y]=meshgrid(x);
z=sin(y).*cos(x);
plot3(x,y,z);
xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis'); title('plot3-1');grid;
程序执行结果分别如上图所示。从图中可以发现，网格图（mesh）中线条有颜色，线条间补面无颜色。曲面图（surf）的线条都是黑色的，线条间补面有颜色。进一步观察，曲面图补面颜色和网格图线条颜色都是沿z轴变化的。用plot3 绘制的三维曲面实际上由三维曲线组合而成。可以分析plot（x’，y’，z’）所绘制的曲面的特征。
例516 绘制两个直径相等的圆管相交的图形。
m=30;
z=1.2*(0:m)/m;
r=ones(size(z));
theta=(0:m)/m*2*pi;
x1=r'*cos(theta);y1=r'*sin(theta);%生成第一个圆管的坐标矩阵
z1=z'*ones(1,m+1);
x=(-m:2:m)/m;
x2=x'*ones(1,m+1);y2=r'*cos(theta);%生成第一个圆管的坐标矩阵
z2=r'*sin(theta);
surf(x1,y1,z1); %绘制竖立的圆管
axis equal ,axis off
hold on
surf(x2,y2,z2); %绘制平放的圆管
axis equal ,axis off
title ('两个等直径圆管的交线');
hold off
例517 分析由函数构成的曲面形状与平面z=a的交线。
此外，还有两个和mesh函数相似的函数，即带等高线的三维网格曲面函数meshc 和带底座的三维网格曲面函数meshz，其用法和mesh类似。不同的是，meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。
surf函数也有两个类似的函数，即具有等高线的曲面函数surfc和具有光照效果的曲面函数surfl。
例518 在xy平面内选择[-8, 8]×[－8, 8]绘制函数，
[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);
z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);
subplot(2,2,1);
meshc(x,y,z);
title('meshc');
subplot(2,2,2);
meshz(x,y,z);
title('meshz');
subplot(2,2,3);
surfc(x,y,z);
title('surfc');
subplot(2,2,4);
surfl(x,y,z);
title('surfl');
3．标准三维曲面
Matlab提供了一些函数用于绘制标准三维曲面，这些函数可以产生相应的绘图数据，常用于三维图形的演示。如，sphere函数和cylinder函数分别用于绘制三维球面和
Matlab绘图 强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab 还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一、二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 （一）绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法
plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x 坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线： >> t=-pi:pi/100:pi; >> x=t.*cos(3*t); >> y=t.*sin(t).*sin(t); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。
二维图形的绘制 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐 标系，出直角坐标系外，还可以采用对数坐标系、极坐标。数据点可以用向量或矩阵形式给出，类型可以是实型或复型。二维图形输出，利用MATLAB勺二维绘图函数可以很容易作出需要的各种图形。 plot 函用于绘制直角坐标的二维曲线。使用方plot(x,y,linespeci),plot(x,y) 先描出点(x(i) , y(i)),然后用直线依次相连， 其中参数linespeci指明了线条的类型，标记符号和画线用的颜色。lot是绘制二维曲线的基本命令，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x 及y坐标若要在同一个画面上画出多条曲线，只需将坐标对依次放入plot函数 即可。 以下各例题中的程序都是在MATLAB?辑器中函数图象的绘制： 先是简单的一次函数图像的绘制；简单的一次函数在数学图像绘制中是比较简单的，在MATLA语言中用plot函数就能实现。 问题1，简单的一次函数y=3x的函数图像。 程序如下： x=0:1:10; %生成一个从0到10的步长为1的行向量 y=3*x; %变量y的表达式 plot(x,y) %生成二维图形 运行结果如图1所示。 图1 y=3x 的图形 有时在数学中我们要把三角函数图像同时绘制出来，对它们的周期，极值等函数性质进行比较，在数学中我们自己很难解决，但是matlab中的图形窗口分 割函数一subplot就能够实现。其调用格式为：subplot (m,n,p )。下面我们就用matlab 中的subplot函数进行窗口风隔，绘制同一变量的各种三角函数图象。 问题2,在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦，余弦，正切，余切曲线。 程序如下： x=li nspace(0,2*pi,600; %x的取值范围及步长 y=sin(x); %正弦函数的值给y z=cos(x); %余弦函数的值赋给z t=sin(x)./(cos(x)+eps); %正切函数赋变量t ct=cos(x)./(sin(x)+eps); %与其函数赋变量ct
（Scientific visualization）。本节将介绍MATLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令，包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。 plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线： close all; x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100个点的x座标 y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); ==================================================== 小整理：MATLAB基本绘图函数 plot: x轴和y轴均为线性刻度（Linear scale） loglog: x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmic scale） semilogx: x轴为对数刻度，y轴为线性刻度 semilogy: x轴为线性刻度，y轴为对数刻度 ==================================================== 若要画出多条曲线，只需将座标对依次放入plot函数即可： plot(x, sin(x), x, cos(x)); 若要改变颜色，在座标对后面加上相关字串即可： plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g'); 若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在座标对后面加上相 关字串即可： plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*'); ==================================================== 小整理：plot绘图函数的叁数 字元颜色字元图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色o 圆 w 白色x x b 蓝色+ + g 绿色* * r 红色- 实线 c 亮青色: 点线 m 锰紫色-. 点虚线 -- 虚线 ==================================================== 图形完成后，我们可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围： axis([0, 6, -1.2, 1.2]); 此外，MATLAB也可对图形加上各种注解与处理： xlabel('Input Value'); % x轴注解 ylabel('Function Value'); % y轴注解 title('Two Trigonometric Functions'); % 图形标题 legend('y = sin(x)','y = cos(x)'); % 图形注解 grid on; % 显示格线
——matlab语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实现了可视化，这是其它语言 所不能比拟的。
matlab语言的绘图功能 不仅能绘制几乎所有的标准图形，而且其表现形式也是丰富多样的。 matlab语言不仅具有高层绘图能力，而且还具有底层绘图能力——句柄 绘图方法。 在面向对象的图形设计基础上，使得用户可以用来开发各专业的专用 图形。
一、二维绘图 （一）plot ——最基本的二维图形指令plot的功能： plot命令自动打开一个图形窗口Figure 用直线连接相邻两数据点来绘制图形 根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴，可把x, y 轴用对 数坐标表示
如果已经存在一个图形窗口，plot命令则清除当前图形，绘制新图形 可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲线绘图；可单窗口多曲线分图绘图；可多窗口绘图 可任意设定曲线颜色和线型 可给图形加坐标网线和图形加注功能
plot的调用格式 plot(x) ——缺省自变量绘图格式，x为向量, 以x元素值为纵坐标，以相应元素下标为横坐标绘图 plot(x,y) ——基本格式，以y(x)的函数关系作出直角坐标图，如果y为n×m的矩阵，则以x 为自变量，作出m条曲线 plot(x1,y1,x2,y2) ——多条曲线绘 图格式
plot(x,y,’s’) ——开关格式，开关量字符串s设定曲线颜色和绘图方式，使用颜色字符串的前1~3个字母，如yellow—yel表示等。 或plot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’，…)
1、三维曲线 >> t=0:pi/50:10*pi; >> plot3(sin(2*t),cos(2*t),t) >> axis square >> grid on 2、一窗口多图形 >> t=-2*pi:0.01:2*pi; >> subplot(3,2,1) >> plot(t,sin(t)) >> subplot(3,2,2) >> plot(t,cos(t)) >> subplot(3,2,3) >> plot(t,tan(t)) >> axis([-pi pi -100 100]) >> subplot(3,2,4) >> plot(t,cot(t)) >> axis([-pi pi -100 100]) >> subplot(3,2,5) >> plot(t,atan(t)) >> subplot(3,2,6) >> plot(t,acot(t)) 3、图形样式、标注、题字(也可以利用菜单直接 Insert) >> x=0:pi/20:2*pi; >> plot(x,sin(x),'b-.') >> hold on >> plot(x,cos(x),'r--') >> hold on >> plot(x,sin(x)-1,'g:')
>> hold on >> plot(x,cos(x)-1) >> xlabel('x'); >> xlabel('x轴'); >> ylabel('y轴'); >> title('图形样式、标注等'); >> text(pi,sin(pi),'x=\pi'); >> legend('sin(x)','cos(x)','sin(x)-1','cos(x)-1'); >> [x1,y1]=ginput(1) %利用鼠标定位查找线上某点的值x1 = 2.0893 y1 = -0.5000 >> gtext('x=2.5') %鼠标定位放置所需的值在线上 4、 >> fplot('[sin(x),cos(x),sqrt(x)-1]',[0 2*pi]) M文件：myfun.m 内容如下： function y=myfun(x) y(:,1)=sin(x); y(:,2)=cos(x); y(:,3)=x^(1/2)-1; 再运行：>> fplot('myfun',[0 2*pi]) 同样可以得到右图 5、 >> [x,y]=fplot('sin',[0 2*pi]); >> [x1,y1]=fplot('cos',[0 2*pi]); >> plot(x,y,'-r',x1,y1,'-.k') >> legend('y=sinx','y=cosx') 6、
Smooth函数： load count.dat; c=smooth(count(:)); C1=reshape(c,24,3); subplot(3,1,1);plot(count,':'); hold on; plot(C1,'-'); C2=zeros(24,3); for I=1:3 C2(:,I)=smooth(count(:,I)); end; subplot(3,1,2);plot(count,':');hold on; plot(C2,'-'); subplot(3,1,3);plot(C2-C1,'o-'); >> x=15*rand(150,1); y=sin(x)+0.5*(rand(size(x))-0.5); y(ceil(length(x)*rand(2,1)))=3; noise=normrnd(0,15,150,1); y=y+noise; >> yy1=smooth(x,y,0.1,'loess'); >> yy2=smooth(x,y,0.1,'rloess'); >> yy3=smooth(x,y,0.1,'moving'); >> yy4=smooth(x,y,0.1,'lowess'); >> yy5=smooth(x,y,0.1,'sgolay'); >> yy6=smooth(x,y,0.1,'rlowess');
>> [xx,ind]=sort(x); subplot(3,2,1);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy1(ind),'r-'); subplot(3,2,2);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy2(ind),'r-'); subplot(3,2,3);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy3(ind),'r-'); subplot(3,2,4);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy4(ind),'r-'); subplot(3,2,5);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy5(ind),'r-'); subplot(3,2,6);plot(xx,y(ind),'b-.',xx,yy6(ind),'r-'); Smoothts函数： >> x=122+rand(500,4); p=x(:,4)'; out1=smoothts(p,'b',30); out2=smoothts(p,'b',100); out3=smoothts(p,'g',30); out4=smoothts(p,'g',100,100); out5=smoothts(p,'e',30); out6=smoothts(p,'e',100); subplot(2,2,1);plot(p); subplot(2,2,2);plot(out1,'k');hold on;plot(out2,'m.'); subplot(2,2,3);plot(out3,'k');hold on;plot(out4,'m.'); subplot(2,2,4);plot(out5,'k');hold on;plot(out6,'m.');
MATLAB绘图
二维数据曲线图 p plot函数的基本调用格式为： x,y) ) plot( plot(x,y 其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。 数据 例1 在0≤x2π区间内，绘制曲线y=2e-0.5x cos(4πx) 1≤区间内绘制曲线205x(4) 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; cos(4*pi*x); 0.5*x).*cos (4*pi*x); y=2*exp(--0.5*x).* y=2*exp( x,y)) plot(x,y plot(x y plot( x y)
例2 绘制曲线。 绘制曲线 程序如下： t=0:0.1:2*pi; x=t.sin(3t); x=t*sin(3*t); y=t.*sin(t).*sin(t); plot( x,y);); plot(x,y
数最简单的调用格式是包含个输参数plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：p() plot(x) 在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出条连续曲线，标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。
绘制多根二维曲线 1．plot函数的输入参数是矩阵形式时 数的输参数是矩阵形式时 (1) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。 (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，曲线条数等于矩阵的列数。纵坐标分别绘制曲线曲线条数等于矩阵的列数
强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一．二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 一．绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法 plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线：
MATLAB 受到控制界广泛接受的一个重要原因是因为它提供了方便的绘图 功能.本章主要介绍2维图形对象的生成函数及图形控制函数的使用方法,还将简单地介绍一些图形的修饰与标注函数及操作和控制MATLAB各种图形对象的方法. 第一节图形窗口与坐标系 一.图形窗口 1.MATLAB在图形窗口中绘制或输出图形,因此图形窗口就像一张绘图纸. 2. 在MATLAB下,每一个图形窗口有唯一的一个序号h,称为该图形窗口的 句柄.MATLAB通过管理图形窗口的句柄来管理图形窗口; 3.当前窗口句柄可以由MATLAB函数gcf获得; 4.在任何时刻,只有唯一的一个窗口是当前的图形窗口(活跃窗口); figure(h)----将句柄为h的窗口设置为当前窗口; 5.打开图形窗口的方法有三种: 1)调用绘图函数时自动打开; 2)用File---New---Figure新建; 3)figure命令打开,close命令关闭. 在运行绘图程序前若已打开图形窗口,则绘图函数不再打开,而直接利用已 打开的图形窗口;若运行程序前已存在多个图形窗口,并且没有指定哪个窗 口为当前窗口时,则以最后使用过的窗口为当前窗口输出图形. 6.窗口中的图形打印:用图形窗口的File菜单中的Print项. 7.可以在图形窗口中设置图形对象的参数.具体方法是在图形窗口的Edit菜 单中选择Properties项,打开图形对象的参数设置窗口,可以设置对象的属 性. 二.坐标系 1.一个图形必须有其定位系统,即坐标系; 2.在一个图形窗口中可以有多个坐标系,但只有一个当前的坐标系; 3.每个坐标系都有唯一的标识符,即句柄值; 4.当前坐标系句柄可以由MATLAB函数gca获得; 5.使某个句柄标识的坐标系成为当前坐标系,可用如下函数:axes(h) h为指 定坐标系句柄值. 6.一些有关坐标轴的函数: 1)定义坐标范围:一般MATLAB自动定义坐标范围,如用户认为设定的不 合适,可用:axis([Xmin, Xmax, Ymin, Ymax]) 来重新设定; 29 2) 坐标轴控制:MATLAB的缺省方式是在绘图时,将所在的坐标系也画出 来,为隐去坐标系,可用axis off;axis on则显示坐标轴 (缺省值). 3)通常MATLAB的坐标系是长方形,长宽比例大约是4:3,为了得到一个 正方形的坐标系可用:axis square 4)坐标系横纵轴的比例是自动设置的,比例可能不一样,要得到相同比例 的坐标系,可用:axis equal 第二节二维图形的绘制 一. plot函数
数学实验:Matlab作图实验 姓名常海琴学号 201112010101 班级数学111 一、实验目的和要求 1. 熟练掌握掌握matlab一维、二维、三维的作图等。 2. 掌握matlab特殊图形的作图。 二、实验内容 1．（1）画出以2.5为半径，（1,2）为圆心的圆。 （2）请画出和图1一样的图。 图 1 2 画出椭圆 22 1 916 x y +=. 3. 画出3维螺旋线，其中参数方程为 sin cos x t y t z t = ? ? = ? ?= ? 。 4. 用曲面表示函数22 z x y =+。（1）使用ezsurf函数画。（2）不使用ezsurf函数画。 5.绘制 cos sin x y z y =的完整光滑曲面。其中，[2,2],[2,2] x y ππππ ∈-∈-。（不能 使用ezsurf，ezmesh）。
6.利用fplot 函数画出函数sin sin x y x x x =+ 7.执行语句x=1:1:10，y=x.^2，并用plot 语句分别画出关于x 和y 的两个图（图2，图3） 图2 图3 8.以方位角30度，俯视角45度，观察球面 2222x y z r ++=和圆柱面22x y rx +=所围区域。（可以用极坐标方程画球面，其中球面的极坐标方程为） sin cos sin sin cos 0,02x r y r z r ?θ?θ ??πθπ=??=??=? ≤≤≤≤。 9.在0≤x≤2π区间内，分别用红色虚线和蓝色实线绘制曲线y1=2e -0.5x 和y2=cos(4πx)，给图形加上图例“Y1”，“Y2”，，在坐标为(0.8,1.5)处为y1曲线加上文本说明“曲线y1=2e^{-0.5x}')”；在坐标为(2.5,1.1)处为曲线y2加上文本说明“曲线y2=cos(4{\pi}x)')”；对x 、y 轴加上标签“Variable X ”，“Variable Y ”。 10.请画出图解法求解线性规划的图： 12 1212212max 4321087 0,0z x x x x x x x x x =++≤??+≤??≤??≥≥? 12.附录：以下为卫星返回地球模拟的程序（感兴趣的同学自己学习） R0=1; %以地球半径为一个单位 a=12*R0;b=9*R0;T0=2*pi; %T0是轨道周期 T=5*T0;dt=pi/100;t=[0:dt:T]'; f=sqrt(a^2-b^2); %地球与另一焦点的距离 th=12.5*pi/180; %卫星轨道与x-y 平面的倾角 E=exp(-t/20); %轨道收缩率 x=E.*(a*cos(t)-f);y=E.*(b*cos(th)*sin(t));z=E.*(b*sin(th)*sin(t));
MATLAB图像生成函数Plot（）总结 一、基本形式 （1）>> y=[0 0.58 0.70 0.95 0.83 0.25]; >> plot(y) 生成的图形是以序号为横坐标、数组y的数值为纵坐标画出的折线。 （2）>> x=linspace(0,2*pi,30); % 生成一组线性等距的数值 >> y=sin(x); >>plot(x,y) 生成的图形是上30个点连成的光滑的正弦曲线。 二、多重线 （1）在同一个画面上可以画许多条曲线，只需多给出几个数组： >> x=0:pi/15:2*pi; >> y1=sin(x)； >> y2=cos(x)； >>plot(x,y1,x,y2) （2）利用hold命令。在已经画好的图形上，若设置hold on，MATLA 将把新的plot命令产生的图形画在原来的图形上。而命令hold off 将结束这个过程。例如： >> x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); plot(x,y) >> hold on >> z=cos(x); plot(x,z) >> hold off 三、线型和颜色 MATLAB对曲线的线型和颜色有许多选择，标注的方法是在每一对数组后加一个字符串参数，说明如下： （1）线型线方式：- 实线:点线-. 虚点线- - 波折线。 （2）线型点方式：. 圆点+加号* 星号x x形o 小圆
（3）颜色：y黄；r红；g绿；b蓝；w白；k黑；m紫；c青. 以下面的例子说明用法： >> x=0:pi/15:2*pi; >> y1=sin(x); y2=cos(x); >>plot(x,y1,’b:+’,x,y2,’g-.*’) 四、改变坐标轴 （1）网格和标记 在一个图形上可以加网格、标题、x轴标记、y轴标记，用下列命令完成这些工作。 >> x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); z=cos(x); >>plot(x,y,x,z) >>grid >>xlabel(‘Independent Variable X’) >>ylabel(‘Dependent Variables Y and Z’) >>title(‘Sine and Cosine Curves’) （2）在坐标轴加字符： >>text(2.5,0.7,’sinx’) 表示在坐标x=2.5, y=0.7处加上字符串sinx。更方便的是用鼠标来确定字符串的位置，方法是输入命令： >>gtext(‘sinx’) 在图形窗口十字线的交点是字符串的位置，用鼠标点一下就可以将字符串放在那里。 （3）坐标系的控制 在缺省情况下MATLAB自动选择图形的横、纵坐标的比例，如果你对这个比例不满意，可以用axis命令控制，常用的有： axis([xminxmaxyminymax]) [ ]中分别给出x轴和y轴的最大值、最小值axis equal 或axis(‘equal’) x轴和y轴的单位长度相同 axis square 或axis(‘square’) 图框呈方形
基本xy平面绘图命令 MATLAB不但擅长於矩阵相关的数值运算，也适合用在各种科学目视表示（Scientific visualization）。 本节将介绍MA TLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令，包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。 plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x 及y座标。下例可画出一条正弦曲线： close all; x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100个点的x座标 y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); 小整理：MATLAB基本绘图函数 plot: x轴和y轴均为线性刻度（Linear scale） loglog: x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmic scale） semilogx: x轴为对数刻度，y轴为线性刻度 semilogy: x轴为线性刻度，y轴为对数刻度 若要画出多条曲线，只需将座标对依次放入plot函数即可： plot(x, sin(x), x, cos(x));
若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可： plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g'); 若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在座标对後面加上相关字串即可：plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*');
小整理：plot绘图函数的叁数字元颜色字元图线型态y 黄色. 点k 黑色o 圆w 白色x xb 蓝色+ +g 绿色* *r 红色- 实线c 亮青色: 点线m 锰紫色-. 点虚线-- 虚线 图形完成後，我们可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围： axis([0, 6, -1.2, 1.2]);
MATLAB不但擅长於矩阵相关的数值运算，也适合用在各种科学目视表示（Scientific visualization）。下面将介绍MATLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令，包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。 plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲 线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线： close all; x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100个点的x座标 y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); ================================================== == 小整理：MATLAB基本绘图函数 plot: x轴和y轴均为线性刻度（Linear scale） loglog: x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmic scale） semilogx: x轴为对数刻度，y轴为线性刻度 semilogy: x轴为线性刻度，y轴为对数刻度 ================================================== == 若要画出多条曲线，只需将座标对依次放入plot函数即可： plot(x, sin(x), x, cos(x)); 若要改变颜色，在座标对后面加上相关字串即可：
plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g'); 若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在座标对后面加上相 关字串即可： plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*'); ================================================== == 小整理：plot绘图函数的叁数 字元颜色字元图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色o 圆 w 白色x x b 蓝色+ + g 绿色* * r 红色- 实线 c 亮青色: 点线 m 锰紫色-. 点虚线 -- 虚线 ================================================== == 图形完成后，我们可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范
Matlab图形绘制经典案例---受用无穷1、 三维曲线 >> t=0:pi/50:10*pi; >> plot3(sin(2*t),cos(2*t),t) >> axis square >> grid on 2、一窗口多图形 >> t=‐2*pi:0.01:2*pi; >> subplot(3,2,1) >> plot(t,sin(t)) >> subplot(3,2,2) >> plot(t,cos(t)) >> subplot(3,2,3) >> plot(t,tan(t)) >> axis([‐pi pi ‐100 100]) >> subplot(3,2,4) >> plot(t,cot(t)) >> axis([‐pi pi ‐100 100])
>> subplot(3,2,5) >> plot(t,atan(t)) >> subplot(3,2,6) >> plot(t,acot(t)) 3、 图形样式、标注、题字 (也可以利用菜单直接Insert) >> x=0:pi/20:2*pi; >> plot(x,sin(x),'b‐.') >> hold on >> plot(x,cos(x),'r‐‐') >> hold on >> plot(x,sin(x)‐1,'g:') >> hold on >> plot(x,cos(x)‐1) >> xlabel('x'); >> xlabel('x轴'); >> ylabel('y轴'); >> title('图形样式、标注等'); >> text(pi,sin(pi),'x=\pi'); >> legend('sin(x)','cos(x)','sin(x)‐1','cos(x)‐1');
matlab中如何在指定一点画一个填充颜色的小圆plot(1,1,'r.','markersize',50) 二维作图 绘图命令plot绘制x-y坐标图；loglog命令绘制对数坐标图; semilogy命令绘制半对数坐标图；polor命令绘制极坐标图. 基本形式 如果y是一个向量，那么plot(y)绘制一个y中元素的线性图. 画出y=[0., 0.48, 0.84, 1., 0.91, 6.14 ] 则用命令：plot(y) 它相当于命令：plot(x, y)，其中x=[1,2,…,n]或x=[1;2;…;n], 标编号,n为向量y的长度 Matlab会产生一个图形窗口，显示如下图形，请注意：坐标机自动绘出的. semilogx 和假设我们希望 即向量y的下x和y是由计算 图4.1.1.1 plot([0.,0.48,0.84,1.,0.91,6.14])
上面的图形没有加上x轴和y轴的标注，也没有标题.用xlabel, ylabel , title 命令可以加上. 如果x, y是同样长度的向量，plot(x,y)命令可画出相应的x元素与y元素的x-y坐标图.例： x=0:0.05:4*pi; y=s in (x); plot(x,y) grid on, title(' y=sin( x )曲线图') xlabel(' x = 0 : 0.05 : 4Pi ') 结果见下图. 图4.1.1.2 y=sin(x)的图形 title xlabel x坐标轴标注 ylabel y坐标轴标注 图形标题
text 标注数据点
lege nd在右上角加解释 文字 grid 给图形加上网格 hold 保持图形窗口的图形 表4.1.1.1 Matlab 图形命令 多重线 在一个单线图上，绘制多重线有三种办法第一种方法是利用plot的多变量方式绘制: plot(x1,y1,x2,y2,...,x n,yn) x1,y1,x2,y2,...,xn,yn是成对的向量，每一对x, y在图上产生如上方式的单线?多变量方式绘图是允许不同长度的向量显示在同一图形上. 第二种方法也是利用plot绘制，但加上hold on/off命令的配合： plot(x1,y1) hold on plot(x2,y2) hold off 第三种方法还是利用plot绘制，但代入矩阵: