Matlab第五章-数据和函数的可视化

MATLAB数学建模和仿真指南第一章：介绍MATLAB数学建模和仿真MATLAB（Matrix Laboratory），是一种强大的数学软件工具，它提供了丰富的数学建模和仿真功能。

在本章中，我们将介绍MATLAB数学建模和仿真的概念、优势以及应用领域。

第二章：MATLAB基础知识在使用MATLAB进行数学建模和仿真之前，有必要掌握一些MATLAB的基础知识。

本章将介绍MATLAB的界面、基本命令、变量定义和操作，以及数学函数的使用。

第三章：数学建模数学建模是将实际问题抽象为数学模型，并利用数学方法对问题进行分析、计算和预测的过程。

在本章中，我们将详细介绍MATLAB在数学建模中的应用，包括线性规划、非线性规划、差分方程、微分方程等方面的建模方法和求解技巧。

第四章：仿真技术仿真是通过构建虚拟模型来模拟实际系统的行为和性能的过程。

MATLAB提供了丰富的仿真工具和技术。

本章将介绍MATLAB仿真技术的基本原理和方法，包括系统仿真、离散事件仿真、连续仿真等，并通过实例演示如何使用MATLAB进行仿真分析。

第五章：数据可视化与分析数据可视化和分析是MATLAB的重要功能之一。

在本章中，我们将介绍MATLAB中的数据导入、清洗和处理技巧，以及各种数据可视化方法，如二维图像、三维图像、热力图、散点图等。

此外，还将介绍如何使用MATLAB进行统计分析和数据挖掘。

第六章：优化算法与求解器优化算法是MATLAB中的重要工具，可以用于求解各种最优化问题。

本章将介绍MATLAB中常用的优化算法和求解器，如线性规划、非线性规划、整数规划、遗传算法等，并提供相应的应用示例。

第七章：控制系统设计与仿真控制系统是实现对动态系统行为的控制和调节的关键。

在本章中，我们将介绍MATLAB在控制系统设计和仿真中的应用，包括传统控制方法、现代控制方法、PID控制器设计等，并演示如何通过MATLAB进行控制系统性能分析和仿真。

第八章：神经网络建模与仿真神经网络是一种模拟人脑神经元之间信息交流的模型，广泛应用于模式识别、数据挖掘、预测等领域。

MATLAB教程2012a第5章习题解答-张志涌第5章 数据和函数的可视化习题5及解答1 椭圆的长、短轴2,4==b a ，用“小红点线〞画椭圆⎩⎨⎧==tb y ta x sin cos 。

〔参见图p5-1〕〖解答〗 clf a=4;b=2;t=0:pi/80:2*pi; x=a*cos(t); y=b*sin(t);plot(x,y,'r.','MarkerSize',15) axis equal xlabel('x') ylabel('y')shg-4-3-2-101234-3-2-1123xy2 根据表达式θρcos 1-=绘制如图p5-2的心脏线。

〔提示：采用极坐标绘线指令polar 〕〖解答〗 clftheta=0:pi/50:2*pi;rho=1-cos(theta);h=polar(theta,rho,'-r');%极坐标绘线指令。

h 是所画线的图柄。

set(h,'LineWidth',4) %利用set 设置h 图形对象的“线宽〞axis square %保证坐标的圆整性0.51 1.523021060240902701203001503301800ρ=1-cos θ3 A,B,C 三个城市上半年每个月的国民生产总值如见表p5.1。

试画出如图p5-3所示的三城市上半年每月生产总值的累计直方图。

表p5.1 各城市生产总值数据〔单位：亿元〕城市 1月 2月 3月 4月 5月 6月 A 170 120 180 200 190 220 B 120 100 110 180 170 180 C 70508010095120〖目的〗● 借助MATLAB 的帮助系统，学习直方图指令polar 的使用。

● bar 指令常用格式之一：bar(x,Y,'style') 。

x 是自变量列向量；Y 是与x 行数相同的矩阵，Y 的每一行被作为“一组〞数据；style 取stacked 时，同一组数据中每个元素对应的直方条被相互层叠。

实验一、Matlab 软件的安装与基本使用一、实验目的和要求：学会MA TLAB 软件的安装方法，熟悉MA TLAB 的工作环境及其基本功能的设置，以及基本指令的使用，了解MA TLAB 数值数组及其矩阵操作的使用、复数的输入方法。

二、实验内容和步骤：1、完成MA TLAB 软件的安装。

2、安装完成后启动MA TLAB 软件，熟悉MA TLAB 的工作环境。

打开MA TLAB 7，默认打开的窗口包括： (1)命令窗口(Command Window)； (2)命令历史窗口(Command History)； (3)工作间管理窗口(Workspace)；(4)当前路径窗口(Current Directory)此外，还有捷径键、编译窗口、图形窗口和帮助窗口等其他种类的窗口，结合课本实例，熟悉每个窗口的功能和基本使用。

3、（1）求23)]47(212[÷-⨯+的运算结果，注意命令后有无分号的作用。

命令及结果如下：t=[12+2*(7-4)]/3^2t = 2（2）求20012x x v t at =++的值，其中t=5s 、010x m =、015/v m s =、29.81/sec a m =-。

命令及结果如下：syms t x0 v0 a; t=5,x0=10,v0=15,a=-9.18; x=x0+v0*t+1/2*a*t^2 t = 5 x0 = 10 v0 = 15 x = -29.7500(3) 设3x =, 4v =，用MA TLAB 命令求下列各式的值：1）22log()x v + 命令及结果如下：syms x v x=3,v=4; log(x^2+v^2)x = 3 ans =3.21892)2(2)x v - 命令及结果如下：syms x vx=3,v=4;f=(sqrt(x-3))/(x-2*v)^2 x = 3 f = 0 3) |sin 2|vx e命令及结果如下： syms x v x=3,v=4;t=abs(2*x)*exp(v) x = 3t = 327.58894、用三种不同的方法输入矩阵1234246836912a ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，运行并观察实验结果，矩阵的三种基本输入方法如下：a=[1,2,3,4;3,4,6,8;3,6,9,12] a =1 2 3 4 3 4 6 8 3 6 9 12>> a=[1,2,3,43,4,6,8 3,6,9,12]a =1 2 3 4 3 4 6 8 3 6 9 12>> >>利用M 文件创建 1 2 3 4 3 4 6 8 3 6 9125、输入复数矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+++=i ii i24356223B ，并求其实部、虚部、模和幅角（分别用弧度和角度表示），了解MA TLAB 向量化运算的特点。

Matlab中常用的数据可视化工具与方法MATLAB是一种强大的数值计算和数据分析工具，具有丰富的数据可视化功能。

本文将介绍MATLAB中常用的数据可视化工具与方法，帮助读者更好地利用MATLAB进行数据可视化分析。

一、绘图函数在MATLAB中，绘图函数是实现数据可视化的基础。

MATLAB提供了多种绘图函数，包括plot、scatter、bar等。

这些函数能够绘制线图、散点图、柱状图等不同类型的图形，便于展示各种数据的分布和趋势。

1. 线图线图是常用的一种数据可视化方式，它通过连接数据点来展示数据的变化趋势。

在MATLAB中，可以使用plot函数创建线图。

例如，以下代码可以绘制一个简单的线图：```matlabx = 1:10;y = sin(x);plot(x, y);```通过设置不同的线型、颜色和标记，我们可以进一步定制线图的样式，使其更具辨识度。

2. 散点图散点图用于展示数据点的分布情况，常用于观察数据之间的关系。

在MATLAB中，可以使用scatter函数创建散点图。

以下是一个简单的例子：x = rand(100, 1);y = rand(100, 1);scatter(x, y);```通过调整点的大小、颜色和形状，我们可以更好地展示多维数据之间的关系。

3. 柱状图柱状图用于比较不同类别或组之间的数据大小差异。

在MATLAB中，可以使用bar函数创建柱状图。

以下是一个示例：```matlabdata = [3, 5, 2, 7];bar(data);```通过设置不同的颜色和样式，我们可以使柱状图更加直观、易于理解。

二、图形属性设置为了使数据可视化更具吸引力和表达力，MATLAB提供了丰富的图形属性设置功能。

通过调整这些属性，我们可以改变图形的样式、颜色、标记等，使其更好地展示数据。

1. 图形样式设置MATLAB允许用户自定义图形的样式，包括线形、线宽、颜色等。

例如，以下代码可以绘制一条红色的虚线：x = 0:0.1:2*pi;y = sin(x);plot(x, y, '--r');```通过设置不同的样式，我们可以使图形更具辨识度和美观度。

MATLAB基础知识及常用功能介绍第一章：MATLAB简介及安装MATLAB是一种强大且广泛应用的数值计算软件，它提供了许多用于科学计算和工程设计的功能。

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的缩写，其主要特点是在操作矩阵和各种数学函数上非常高效。

要安装MATLAB，只需下载安装程序然后按照提示进行安装即可。

第二章：MATLAB基本操作在MATLAB中，可以使用各种命令来进行基本的数学运算，例如加减乘除、幂运算等。

此外，还可以定义变量、矩阵和向量，并进行复杂的数学运算。

提示：使用分号可以取消输出结果。

第三章：MATLAB脚本和函数脚本是一系列MATLAB命令的集合，可以保存并重复执行。

函数是一段具有输入和输出的可执行代码块，可以通过函数名和输入参数来调用。

编写脚本和函数有助于提高代码的可读性和可重复性。

第四章：MATLAB图形化界面MATLAB提供了图形化界面（GUI）工具箱，用于创建交互式应用程序和图形用户界面。

利用GUI工具箱，可以通过拖拽和放置的方式创建界面，并通过设置属性和回调函数实现交互功能。

第五章：MATLAB数据可视化MATLAB拥有丰富的数据可视化功能，可以将数据以各种图表形式呈现出来，如散点图、柱状图、曲线图等。

此外，还可以对图表进行自定义设置，如添加图例、调整轴范围、添加标题等。

第六章：MATLAB图像处理MATLAB提供了强大的图像处理工具箱，可以用于图像的滤波、锐化、模糊、边缘检测等操作。

此外，还可以进行图像的变换和特征提取，用于图像识别和分析。

第七章：MATLAB信号处理MATLAB信号处理工具箱提供了一系列用于处理、分析和合成信号的函数和工具。

可以进行信号滤波、频谱分析、时域分析等操作。

此外，还可以进行数字滤波器设计和滤波器实现。

第八章：MATLAB数学建模MATLAB是数学建模的重要工具，可以用于建立各种数学模型并进行仿真和优化。

可以利用MATLAB解方程、求解微分方程、进行符号计算等，用于解决各种实际问题。

如何利用MATLAB进行数据可视化引言：随着大数据时代的到来，数据可视化变得越来越重要。

数据可视化能够将复杂的数据以图形的方式展现出来，使得用户能够快速准确地理解数据中的信息和模式。

MATLAB是一种强大的工具，能够帮助用户进行数据可视化分析。

在本文中，我们将探讨如何利用MATLAB进行数据可视化。

一、选择适合的图表类型数据可视化的第一步是选择适合的图表类型。

MATLAB提供了丰富多样的图表类型供用户选择，包括折线图、散点图、柱状图、饼图等。

对于不同类型的数据，选择合适的图表类型能够更好地展现数据的特征和关系。

二、数据导入与准备在进行数据可视化之前，需要将数据导入到MATLAB环境中并进行相应的准备。

MATLAB支持多种数据格式的导入，如Excel、CSV、TXT等。

用户可以使用MATLAB提供的数据导入工具或者编写代码来实现数据的导入。

导入数据后，需要对其进行必要的清洗和预处理，例如去除空值、处理异常值等。

三、基本图形绘制当数据导入到MATLAB环境中并进行了准备后，便可以开始进行基本图形的绘制。

例如，可以使用plot函数绘制折线图，scatter函数绘制散点图，bar函数绘制柱状图等。

通过调整图表的颜色、线型、点型等属性，可以使得图表更加美观清晰。

四、高级图形绘制除了基本图形之外，MATLAB还提供了许多高级图形绘制的函数和工具箱。

例如，使用histogram函数可以绘制直方图，boxplot函数可以绘制箱线图，heatmap函数可以绘制热力图等。

这些高级图形可以更加全面地呈现数据的分布、变化和关系，帮助用户更深入地理解数据。

五、图表的注释与标记为了使得图表更加易懂和具有解释性，可以对图表进行注释和标记。

MATLAB 提供了多种方式来实现图表的注释和标记，如添加标题、轴标签、图例、文字说明等。

这些注释和标记可以帮助用户更好地传达数据的含义和结论。

六、动态数据可视化为了更好地展现数据的变化和趋势，可以利用MATLAB的动态数据可视化功能。

运用Matlab进行科学计算与数据可视化的基础知识第一章：Matlab的介绍与安装1.1 Matlab的概念与特点Matlab是一款高效的科学计算与数据可视化软件，常用于工程、数学、统计学等领域的数据处理和分析。

其特点包括交互式操作、可编程性强、功能丰富、图形界面友好等。

1.2 Matlab的安装与配置在安装Matlab之前，需要先下载安装包，并按照指示完成安装过程。

安装完成后，可以根据需要进行一些配置，如设置工作路径、添加附加功能包等。

第二章：Matlab基础语法与操作2.1 Matlab的命令行窗口与脚本文件Matlab提供了交互式的命令行窗口，用户可以直接在窗口中输入命令并执行。

此外，还可以创建脚本文件，将多个命令按顺序写入，并一次性执行。

2.2 Matlab的基本数据类型与变量Matlab支持多种基本数据类型，包括数值型、字符型、逻辑型等。

使用变量可以保存数据，进行计算和操作。

2.3 Matlab的基本运算与函数调用Matlab提供了丰富的数学运算符和函数，可以进行各种数值计算，并支持自定义函数的调用。

第三章：科学计算与数据处理3.1 数学计算与矩阵运算Matlab内置了许多数学函数和运算符，可以进行数值计算，并支持矩阵的创建和运算。

3.2 统计分析与数据拟合Matlab提供了多种统计函数和工具箱，可以进行统计分析、概率分布拟合、回归等操作，适用于数据处理和建模。

3.3 信号处理与滤波器设计Matlab中的信号处理工具箱提供了丰富的函数和工具，可用于信号滤波、频谱分析、系统建模等。

第四章：数据可视化与图形绘制4.1 二维图形绘制Matlab支持各种二维图形的绘制，包括折线图、散点图、柱状图、饼图、曲线图等。

可以设置图形属性、添加标题、坐标轴标签等。

4.2 三维图形绘制Matlab提供了三维图形绘制的功能，包括曲面图、散点图、等高线图等。

可以设置视角、颜色、透明度等属性。

4.3 数据可视化与交互式操作Matlab还支持交互式的数据可视化操作，如动态图形、数据标注、交互式控制等，方便用户对数据进行直观展示和分析。

m a t l a b综合大作业(附详细答案)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII《MATLAB语言及应用》期末大作业报告1．数组的创建和访问（20分，每小题2分）：1)利用randn函数生成均值为1，方差为4的5*5矩阵A；实验程序：A=1+sqrt(4)*randn(5)实验结果：A =0.1349 3.3818 0.6266 1.2279 1.5888-2.3312 3.3783 2.4516 3.1335 -1.67241.2507 0.9247 -0.1766 1.11862.42861.5754 1.6546 5.3664 0.8087 4.2471-1.2929 1.3493 0.7272 -0.6647 -0.38362)将矩阵A按列拉长得到矩阵B；实验程序：B=A(:)实验结果：B =0.1349-2.33121.25071.5754-1.29293.38183.37830.92471.65461.34930.62662.4516-0.17665.36640.72721.22793.13351.11860.8087-0.66471.5888-1.67242.42864.2471-0.38363)提取矩阵A的第2行、第3行、第2列和第4列元素组成2*2的矩阵C；实验程序：C=[A(2,2),A(2,4);A(3,2),A(3,4)]实验结果：C =3.3783 3.13350.9247 1.11864)寻找矩阵A中大于0的元素；]实验程序：G=A(find(A>0))实验结果：G =0.13491.25071.57543.38183.37830.92471.65461.34930.62662.45165.36640.72721.22793.13351.11860.80871.58882.42864.24715)求矩阵A的转置矩阵D；实验程序：D=A'实验结果：D =0.1349 -2.3312 1.2507 1.5754 -1.29293.3818 3.3783 0.9247 1.6546 1.34930.6266 2.4516 -0.1766 5.3664 0.72721.2279 3.1335 1.1186 0.8087 -0.66471.5888 -1.67242.4286 4.2471 -0.38366)对矩阵A进行上下对称交换后进行左右对称交换得到矩阵E；实验程序：E=flipud(fliplr(A))实验结果：E =-0.3836 -0.6647 0.7272 1.3493 -1.29294.2471 0.80875.3664 1.6546 1.57542.4286 1.1186 -0.1766 0.9247 1.2507-1.6724 3.1335 2.4516 3.3783 -2.33121.5888 1.2279 0.6266 3.3818 0.13497)删除矩阵A的第2列和第4列得到矩阵F；实验程序：F=A;F(:,[2,4])=[]实验结果：F =0.1349 0.6266 1.5888-2.3312 2.4516 -1.67241.2507 -0.17662.42861.5754 5.3664 4.2471-1.2929 0.7272 -0.38368)求矩阵A的特征值和特征向量；实验程序：[Av,Ad]=eig(A)实验结果：特征向量Av =-0.4777 0.1090 + 0.3829i 0.1090 - 0.3829i -0.7900 -0.2579 -0.5651 -0.5944 -0.5944 -0.3439 -0.1272-0.2862 0.2779 + 0.0196i 0.2779 - 0.0196i -0.0612 -0.5682 -0.6087 0.5042 - 0.2283i 0.5042 + 0.2283i 0.0343 0.6786 0.0080 -0.1028 + 0.3059i -0.1028 - 0.3059i 0.5026 0.3660 特征值Ad =6.0481 0 0 0 00 -0.2877 + 3.4850i 0 0 00 0 -0.2877 - 3.4850i 0 00 0 0 0.5915 00 0 0 0 -2.30249)求矩阵A的每一列的和值；实验程序：lieSUM=sum(A)实验结果：lieSUM =-0.6632 10.6888 8.9951 5.6240 6.208710)求矩阵A的每一列的平均值；实验程序：average=mean(A)实验结果：average =-0.1326 2.1378 1.7990 1.1248 1.24172．符号计算（10分，每小题5分）：1)求方程组20,0++=++=关于,y z的解；uy vz w y z w实验程序：S = solve('u*y^2 + v*z+w=0', 'y+z+w=0','y,z');y= S. y, z=S. z实验结果：y =[ -1/2/u*(-2*u*w-v+(4*u*w*v+v^2-4*u*w)^(1/2))-w] [ -1/2/u*(-2*u*w-v-(4*u*w*v+v^2-4*u*w)^(1/2))-w] z =[ 1/2/u*(-2*u*w-v+(4*u*w*v+v^2-4*u*w)^(1/2))] [ 1/2/u*(-2*u*w-v-(4*u*w*v+v^2-4*u*w)^(1/2))]2)利用dsolve 求解偏微分方程,dx dyy x dt dt==-的解； 实验程序：[x,y]=dsolve('Dx=y','Dy=-x')实验结果：x =-C1*cos(t)+C2*sin(t)y = C1*sin(t)+C2*cos(t)3．数据和函数的可视化（20分，每小题5分）：1)二维图形绘制：绘制方程2222125x y a a +=-表示的一组椭圆，其中0.5:0.5:4.5a =；实验程序：t=0:0.01*pi:2*pi; for a=0.5:0.5:4.5; x=a*cos(t); y=sqrt(25-a^2)*sin(t); plot(x,y) hold on end实验结果：2) 利用plotyy 指令在同一张图上绘制sin y x =和10x y =在[0,4]x ∈上的曲线；实验程序：x=0:0.1:4; y1=sin(x); y2=10.^x;[ax,h1,h2]=plotyy(x,y1,x,y2); set(h1,'LineStyle','.','color','r'); set(h2,'LineStyle','-','color','g'); legend([h1,h2],{'y=sinx';'y=10^x'});实验结果：3)用曲面图表示函数22z x y =+；实验程序：x=-3:0.1:3; y=-3:0.1:3; [X,Y]=meshgrid(x,y); Z=X.^2+Y.^2; surf(X,Y,Z)实验结果：4)用stem 函数绘制对函数cos 4y t π=的采样序列；实验程序：t=-8:0.1:8;y=cos(pi.*t/4); stem(y)实验结果：4. 设采样频率为Fs = 1000 Hz ，已知原始信号为)150π2sin(2)80π2sin(t t x ⨯+⨯=，由于某一原因，原始信号被白噪声污染，实际获得的信号为))((ˆt size randn x x+=，要求设计出一个FIR 滤波器恢复出原始信号。