5 MATLAB图形功能

利用Matlab进行数据可视化和交互式绘图的指南数据可视化和交互式绘图是现代科学与工程领域中不可或缺的工具。

近年来，Matlab成为了许多研究人员和工程师首选的软件平台，其强大的绘图和可视化功能得到了广泛的认可。

本文将为您介绍一些利用Matlab进行数据可视化和交互式绘图的指南。

一、Matlab的基本绘图功能Matlab是一种矩阵计算引擎软件，其具有丰富而强大的绘图功能。

通过简单的命令，您可以生成各种各样的静态图表，如折线图、散点图、饼图等。

在Matlab 中，您可以使用plot函数来生成折线图，scatter函数来生成散点图，pie函数来生成饼图等。

这些基本的绘图函数可以通过调整参数来实现不同的效果，例如改变线条的颜色、粗细和样式，设置图表的标题和坐标轴标签等。

二、Matlab的高级绘图功能除了基本的绘图功能，Matlab还提供了许多高级绘图功能，如三维图形绘制、图像绘制、等高线图等。

在通过plot函数绘制三维图形时，您可以利用meshgrid 函数生成网格数据，并使用surf函数将数据映射到三维图形上。

对于图像绘制，您可以使用imshow函数显示图像，并通过imcontour函数绘制图像的等高线。

Matlab还支持对图形进行自定义颜色映射以及添加图例、文本和注释等操作，以满足不同绘图需求。

三、Matlab的交互式绘图功能除了静态图表，Matlab还提供了丰富的交互式绘图功能，使用户能够在图表上进行交互和操作。

通过使用figure函数，您可以创建一个图形窗口，并在窗口上绘制图表。

在图表窗口中，您可以使用鼠标进行缩放、平移和旋转等操作，以便更好地查看和分析数据。

此外，Matlab还支持用户自定义交互式工具栏和菜单，以及使用键盘和鼠标事件来响应用户的操作。

四、Matlab的数据可视化工具箱为了满足不同用户的需求，Matlab还提供了丰富的数据可视化工具箱，如Statistics and Machine Learning Toolbox、Image Processing Toolbox、Signal Processing Toolbox等。

第四讲绘图功能作为一个功能强大的工具软件，Matlab 具有很强的图形处理功能，提供了大量的二维、三维图形函数。

由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面即常方便又高效。

4.1 二维图形一、plot函数函数格式：plot(x,y)其中x和y为坐标向量函数功能：以向量x、y为轴，绘制曲线。

【例1】在区间0≤X≤2 内，绘制正弦曲线Y=SIN（X），其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)一、plot函数【例2】同时绘制正、余弦两条曲线Y1=SIN（X）和Y2=COS（X），其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2，x,y3，…)形式，其功能是以公共向量x为X轴，分别以y1，y2，y3，…为Y轴，在同一幅图内绘制出多条曲线。

一、plot函数（一）线型与颜色格式：plot(x,y1,’cs’,...)其中c表示颜色，s表示线型。

【例3】用不同线型和颜色重新绘制例4.2图形，其程序为：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'go',x,y2,'b-.')其中参数'go'和'b-.'表示图形的颜色和线型。

g表示绿色，o表示图形线型为圆圈；b表示蓝色，-.表示图形线型为点划线。

一、plot函数（二）图形标记在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等，将这些操作称为添加图形标记。

title(‘加图形标题');xlabel('加X轴标记');ylabel('加Y轴标记');text(X,Y,'添加文本');一、plot函数（三）设定坐标轴用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令对其重新设定。

MATLAB的主要功能1. 数值计算和符号计算功能2. 绘图功能3. MA TLAB语言体系4. MA TLAB工具箱Matlab语言的特点编程简单，类似于其他语言，如C集成度更高，扩展性更好数学问题数值解能力强大由Maple内核构成的符号运算工具箱可以继承Maple所有解析解的求解能力在数学、工程领域各种“工具箱”强大的系统仿真能力，Simulink建模Mathlab的命令窗口（command window)1. 命令窗口的作用命令窗口处于窗口的右侧，用来输入数据、操作命令和显示运行结果。

命令窗口(Command Window)是用户使用的主要场所，此时，可以输入变量、数组及运算命令，进行一些简单的运算；用↑↓←→键搜索、修改以前使用过的命令操作, 用clc清除窗口; 用help sqrt ( help input …)寻求有关帮助;2. 命令行的输入规则一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。

一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。

如果一个命令行很长，要加续行符（三个小黑点…）。

3. 命令行的编辑各种编辑键，如方向键，删除键等，基本同其它软件，可见课本. 比较特殊的是：上箭头键(up)可调入前一行命令.4. 常用操作系统命令●>disp(x) 显示x的内容，与x 的区别是：前者仅显示x的内容，后者多个"x=".●> diary 建立一个diary文件，如diary abc.dia. 文件名和扩展名可任取，并开始记录此后MA TLAB的所有操作，用diary off停止记录，并可用type abc.dia显示记录内容.●> path 显示当前搜索路径●管理文件的命令：●> what, 显示当前目录下的m, mat, mex文件●> dir, 或> ls, 显示当前目录下的所有文件●> cd path 改变当前目录为path●> cd, >chdir, >pwd, 都可显示当前的工作目录●> type abc, 显示文件abc.m的内容●> delete abc.m, 删除m文件abc.m(必须有扩展名)●> which abc, 显示abc.m所在的目录，若要显示其它类型文件的目录，必须加扩展名.●> quit, 退出MATLAB.MATLAB的通用命令管理命令和函数：功能强大的工具箱是MATLAB的另一特色。

MATLAB图形界面的使用方法MATLAB（全称Matrix Laboratory）是一种用于科学计算和数据可视化的强大的数学软件工具。

它不仅具备强大的数值计算和分析能力，还集成了一套友好的图形界面，使得使用者可以直观地进行数据处理和可视化。

本文将介绍MATLAB图形界面的使用方法，帮助读者更好地掌握这个工具。

一、MATLAB的基本界面介绍在启动MATLAB后，会看到它的主界面，这个界面一般分为几个区域，如图1所示。

【插入图1：MATLAB主界面示意图】图1：MATLAB主界面示意图1. 菜单栏：位于主界面的上方，提供了各种操作和功能的选项，包括文件操作、编辑、运行、调试等等。

2. 工具栏：位于菜单栏下方，提供了一些常用的快捷按钮，如新建、打开、保存等。

3. 编辑器区域：位于主界面的左侧，用于编写和编辑MATLAB代码。

在这个区域，可以编写自己的函数、脚本或命令。

4. 工作区：位于主界面的右上角，用于显示当前MATLAB的工作空间。

在这个区域，可以查看已经定义的变量、函数等。

5. 命令窗口：位于主界面的右下角，是与MATLAB交互的主要途径。

我们可以在命令窗口中直接输入MATLAB命令，然后按回车键执行。

6. 图形窗口：位于主界面的中下方，用于显示MATLAB生成的图形和图像。

在这个窗口中，我们可以进行数据的可视化呈现。

二、图像的绘制MATLAB提供了丰富的绘图函数，可以绘制各种图形，如线图、柱状图、散点图等等。

下面以绘制折线图为例，介绍MATLAB的图形绘制方法。

1. 准备数据在绘制图形之前，首先需要准备好要绘制的数据。

可以通过直接输入数据，或者从文件中读取数据。

数据一般以矩阵或向量的形式存储，例如：x = 1:10;y = [3, 5, 6, 9, 11, 14, 18, 20, 23, 25];2. 绘制图形在命令窗口中输入以下代码，即可生成折线图：plot(x, y);xlabel('X轴');ylabel('Y轴');title('折线图');上述代码中，plot函数用于绘制折线图，x和y分别表示横轴和纵轴上的数据。

Matlab图形界面图像的旋转、平移和缩放姓名：班级：学号：目录问题描述 (2)摘要 (2)正文 (3)1、界面设计 (3)2、打开图片功能 (4)3、实现图片的任意角度的旋转 (5)4、图像的平移 (8)5、图像的缩放（放大与缩小） (12)实验心得 (16)附录： (16)Matlab图形界面操作------图像的旋转、平移和缩放问题描述期末运用学习的matlab知识通过图形用户界面对图片进行操作，实现如下功能。

●能够查找和读取计算机中存储图像。

●实现图像的旋转、平移、缩放等几何变换。

●通过matlab界面功能实现界面的完美布局。

●编写代码和回调函数实现上述功能。

摘要本次任务旨在完成以下几个任务：●整体分为四大模块：原图、旋转、平移和缩放。

●利用数字图像处理技术，以MATLAB为平台，建立一个实现设计主题的简易处理系统。

●能显示输入图像、输出图像。

●程序代码要有注释说明，调用MATLAB函数要清楚并理解函数的功能、使用范围，在设计说明书中要写清楚函数的功能和参数意义。

●完成自己课程设计说明书。

正文1、界面设计（1）在MATLAB命令窗口中输入“guide”，确定后，弹出GUI窗口。

（2）本次设计中，包含两个坐标轴（axes1、axes2），分别显示原图和处理后的图像。

包含六个按钮（Push Button），分别实现“打开图片、保存处理后的图片、旋转、平移、放大、缩小以及退出功能”。

（3）旋转功能同时可以实现选择0—360度任意的度数，当选择不同的度数后，axes2位置就会显示不同选择角度的图片。

如果需要保存该图片可以单击保存按钮进行保存。

（4）平移功能的实现，当单击平移按钮，可以有一个默认的平移位置。

在设计中预设了几个固定位置，可以选择，分别是X单位Y单位方向都可以选择。

达到平移的目的。

（5）放大和缩小功能类似，在界面上表现为选择不同的数据，反映出来不同大小的图片。

（6）操作完成后，点击退出功能，将询问是否退出，如果退出则点击“是”，不退出点击“我还要看看”。

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。

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。

钟培华数学建模基础第 5 讲 MATLAB 图形功能第五讲1.平面图形描绘相关命令 （1） plot 利用点 ( xi特殊函数图形与描绘y i ) i = 1,2,, n 作平面图形调用格式 plot ( x, y, s ) ，其中 x, y 是同维的向量，是设置图形属性的选项。

例 1： x=-pi:pi/10:pi; y=sin(x); plot(x,y,'--r*','linewidth',2,'markeredgecolor','b''markerfacecolor','g') 调用格式：plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3)或 plot(x1,y1,s,x2,y2,s…)线型 — ： —. —— 实线 虚线 点划线 间断线 . O数据点形状 点 小圆圈 叉号 加号 星号 方格 菱形 朝上三角 朝下三角 朝右三角 朝左三角 五角星 六角星 y m c r g b w k颜色控制 黄色 棕色 青色 红色 绿色 蓝色 白色 黑色×+ * s d∧ ∨> < p h （2）fplot 格式函数利用函数表达式画函数图形 fplot（ ‘函数表达式’ x min , x max ]） ，[>> fplot('sin(x)./x',[-0.1,0.1]) % limsin x 存在吗？ x →0 x 1 >> fplot('sin(1./x)',[-0.1,0.1]) % lim sin 存在吗？ x →0 x>> fplot('sin(1/x)',[-0.1,0.1])3 2思考：化出 f ( x) = ( 2 x − 5) x 的图形，能指出极值点吗？与华师大数学分析（上） P 例 1 图比 143 较，你画对没有？ >> fplot('(2*x-5)*(x^2)^(1/3)',[-2,3])补充：ezplot(f,[ x min , x max , y min , y max ] ]1钟培华数学建模基础第 5 讲 MATLAB 图形功能%画出 f(x,y)=0 在 [ x min , x max ] × [Ymin , Ymax ] 上的图形 例如：>>ezplot(‘u^2+v^2=1’,[-2,3,2,3]) %画 u + v = 1 的图2 2如：ezplot(‘x(t)’,’y(t)’,[tmin,tmax]%画 ⎨⎧ x = x(t ) ⎩ y = y (t )t min ≤ t ≤ t max 上的图>> ezplot('2*sin(t)','5*cos9t)',[0,2*pi])%x2 y2 + =1 2 2 52（3）对数图形log log( x, y )%x, y 同时取以 10 为对数再画图semi log x( x, y ) %x 取以 10 为底的对数，y 不变再画图 semi log y ( x, y )%x 不变，y 取以 10 为底对数，再画图x=1:0.1:9;y=x;plot(x,y),pause loglog(x,y,’r*--‘),pause,semilog(x,y,’b+-‘), pause,semilog y(x,y,’k*--‘) (4) >> >> >> >> 极坐标图形 polar( θ , ρ )t=0:0.1:pi;tt=2*sin(t); polar(t,tt); t=0:0.01:2*pi; polar(t,sin(6*t)) % ρ = f (θ )补充：ezpolar(f)θ ∈ [0,2π ]ezpolar(‘f(sita)’,[a,b]) % ρ = f (θ ), a ≤ θ ≤ b >> ezpolar('2*sin(t)',[0,pi]) % ρ = 2 sin(t )t ∈ [0, π ](5) 产生随机数画频数直方图 normrnd 生产符合正态分布的随机数 normrnd(u,v,m,n) %u 表示期望 ，v 表示方差，m 行，n 列 randn %生成标准正态分布数据 rand %生成平均分布数据 >> >> >> >> yn=randn(30000,1);x=min(yn):0.2:max(yn); subplot(121),hist(yn,x); yu=rand(30000,1);subplot(122); hist(yu,25)2钟培华数学建模基础第 5 讲 MATLAB 图形功能（6）画子图 subplot(m,n,p), 221 222 212m,n,p 是三个自然数 121 222 224（7） 用函数 patch 绘填充图 fplot(‘hunps’,[0,2],’b’), hold on patch( [0.5,0.5:0.02:1] [0,humps(0.5:0.02:1),0],’r’] hold off grid on (8)用 fill 来绘制类似的填充图 x=0:pi:2*pi;y=sin(x);plot(x,y,’r’) hold on, x1=0:pi/20:1;y1=sin(x1); fill( [x1,1],[y1,0],’g’) 2、三维图形⎛ 1 2 3⎞ ⎜ ⎟ （1） 绘制 A= ⎜ 4 5 6 ⎟ 的三维饼状图。