MATLAB 高级二维维绘图讲解

第2章 MATLAB二维绘图 ........................................................................................................... 2

2.1 二维绘图基本流程 ............................................................................................................ 2 2.2 二维图形的基本绘图命令 ................................................................................................ 4

2.2.1 高级绘图命令 ....................................................................................................... 4 2.2.2低级绘图命令 ........................................................................................................ 6 2.2 二维图形的修饰 ................................................................................................................ 8

2.2.1 坐标轴的调整 ....................................................................................................... 8

2.2.1.1 调整坐标轴的范围 ................................................................................... 8 2.2.1.2 调整坐标轴的状态 ................................................................................... 9 2.2.1.3 保存坐标轴的范围 ................................................................................. 11 2.2.1.4 保存坐标轴的状态 ................................................................................. 11 2.2.2画出或取消网格线 .............................................................................................. 12 2.2.3设置坐标轴的名称 .............................................................................................. 12 2.2.4设置图形标题 ...................................................................................................... 13 2.2.5在图形中显示文字 .............................................................................................. 14

2.2.5.1用坐标轴确定文字位置 .......................................................................... 14 2.2.5.2用鼠标确定位置显示文字 ...................................................................... 15 2.2.6 图形的标定和颜色条 ......................................................................................... 16 2.2.7 使用绘图工具栏标注图形 ................................................................................. 18 2.3 填充图形的绘制 .............................................................................................................. 19 2.4 多坐标系绘图与图形窗口的分割 .................................................................................. 20

2.4.1 图形叠印法 ......................................................................................................... 20 2.4.2 子图的绘制 ......................................................................................................... 21 2.5 特殊坐标图形的绘制 ...................................................................................................... 22

2.5.1 绘制极坐标图形 ................................................................................................. 23 2.5.2对数/半对数坐标系绘图 .................................................................................... 23 2.6 特殊二维图形的绘制 ...................................................................................................... 24

2.4.3 直方图 ................................................................................................................... 24 2.4.1 柱状图和面积图 ................................................................................................... 26 2.4.2 饼图 ....................................................................................................................... 28 2.4.4 离散数据绘图 ....................................................................................................... 28 2.4.5 等高线图 ............................................................................................................... 30 2.4.6 向量图 ................................................................................................................... 31 2.7 函数绘图 .......................................................................................................................... 34

2.7.1 fplot函数 ............................................................................................................... 34 2.7.2函数function的定义 ............................................................................................ 35 2.8 工作空间直接绘图 .......................................................................................................... 36 2.9 手工绘图方式 .................................................................................................................. 38 2.10 小结 ................................................................................................................................ 41

第2章 MATLAB二维绘图

数据可视化是MATLAB一项重要功能，它所提供的丰富绘图功能，使得从繁琐的绘图细节中脱离出来，而能够专心于最关心的本质。通过数据可视化的方法，工程科研人员可以对自己的样本数据的分布、趋势特性有一个直观的了解。

本章将重点介绍MATLAB二维图形的绘制方式，并按照完整的步骤来说明一个图形产生的流程，以便将数据以图形形式来识别。

通过本章，读者不仅能掌握二维绘图的基本流程，而且能熟练使用MATLAB中相应的绘图命令、函数来绘制二维图形。

2.1 二维绘图基本流程

在MATLAB中绘制图形，通常采用以下7个步骤： （1）准备数据；

（2）设置当前绘图区； （3）绘制图形；

（4）设置图形中曲线和标记点格式； （5）设置坐标轴和网格线属性； （6）标注图形；

（7）保存和导出图形。

二维图形的绘制，也通过上述7个步骤来完成。下面以实例来说明二维绘图的各个主要步骤。

例2-1 MATLAB中典型的二维图形绘制流程实例。在同一坐标轴上绘制sin(x)、sin(2x)和sin(3x)这三条曲线。

解：在MATLAB中，通过如表2-1所示的步骤来实现上述图形绘制。

表2-1 基本绘图流程

绘图步骤 1. 数据准备 2. 设置当前绘图区 3. 绘图

4. 设置图形中曲线和标记点格式

5. 设置坐标轴和网格线属性 6. 标注图形 7. 保存和导出图形

在图形中添加标题、坐标轴标注、文字标注等 按指定文件格式、属性保存或导出图形 将坐标轴的范围设置在指定曲线

主要工作

准备好绘图需要的横坐标变量和纵坐标变量数据

在指定的位置创建新的绘图窗口，并自动以此窗口的绘图为当前绘图区 创建坐标轴，指定叠加绘图模式，绘制函数曲线

设置图形中的线宽、线型、颜色和标记点的形状、大小、颜色等。

对于此题，在MATLAB编写createfigure函数来实现，createfigure函数的代码如下：

%******************************************************** %程序：EX201.M

%功能：作出具有较为完整流程的二维图形

%********************************************************

function createfigure(x1, y1) %创建图形绘制函数 x1=0:0.02*pi:2*pi; % 定义X1的范围及刻度

y1=[sin(x1);sin(2*x1);sin(3*x1)]; %定义Y1的范围及刻度

figure1 = figure('PaperPosition',[0.6345 6.345 20.3 15.23],'PaperSize',[20.98 29.68]); axes1 = axes('Parent',figure1);

axis(axes1,[0 6.283 -2 2]); %建立坐标轴

title(axes1,'sin(x)/sin(2x)/sin(3x)'); %图形标注 xlabel(axes1,'x'); ylabel(axes1,'y'); box(axes1,'on'); hold(axes1,'all');

plot1 = plot(x1,y1); %显示图形 text1 = text(...

'Position',[1.136 -0.9532 0],... 'String','y=sin(x)',...

'VerticalAlignment','baseline',... 'Parent',axes1); %创立文字标注

text2 = text(...

'Position',[2.266 -0.8947 0],... 'String','y=sin(2x)',...

'VerticalAlignment','baseline',... 'Parent',axes1); %创立文字标注

text3 = text(...

'Position',[3.395 0.8947 0],... 'String','y=sin(3x)',...

'VerticalAlignment','baseline',... 'Parent',axes1); %创立文字标注

运行该程序后，输出如图2-1所示的结果：

图2-1 二维图形绘制输出的结果（例1-1）

在图形的绘制流程中，需要注意的是：

（1）上面所谓的7个步骤的顺序也不是完全固定，尤其是其中对图形进行修饰标注的4、5、6步骤，完全可以改变顺序；

（2）MATLAB中对于图形中的曲线和标记点格式有默认的设置，这在一般情况下是可以满足使用者需要的，因此对于只是想大概察看一下数据分布的用户，只需要进行第1、3步工作就可以了。

2.2 二维图形的基本绘图命令

MATLAB提供了两种级别的二维图形基本绘图命令： （1）高级绘图命令plot

它以一体化的方式绘出图形，即用户只须给出图形定义数据，绘图范围、刻度大小等，细节内容都可由系统自动确定。

（2）低级绘图命令line

它允许用户在图形窗口的任意位置用低级绘图命令line画直线或折线。 下面分别进行讲述。

2.2.1 高级绘图命令

plot函数是MATLAB中最核心的二维绘图函数，它有多种语法格式可以实现多种功能。 （1）最简单的用法plot(Y)

当Y是一维数组时，plot(Y)是把(i,X(i))各点顺次连接起来，其中i的取值范围从1到length(X)。

当Y是普通的二维数组时，相当于对Y的每一列进行plot(Y(:,i))画线，并把所有的折线累叠绘制在当前坐标轴下。

（2）最常用的用法plot(X,Y)

plot最常用的语法格式是接受两个参数的plot(X,Y)

当X和Y都是一维数组时，功能和line(X,Y)类似；但plot函数中的X和Y也可以是一般的二维数组，这时候就是对X和Y的对应列画线。

特别的，当X是一个向量，Y是一个在某一方向和X具有相同长度的二维数组时，plot(X,Y)则是对X和Y的每一行（或列）画线。

（3）拓展的用法plot(X1,Y1,X2,Y2,….Xn,Yn)

对多组变量同时进行绘图了，对于每一组变量，其意义同前所述。

例2-2高级绘图函数plot绘图实例。利用plot(x)和多组变量的语法格式绘制y=sinx、y=cosx、y=sin(x-0.1?)、y=cos(x+0.1?)的二维图形。

解：在MATLAB命令窗口中输入以下命令：

>>x=0:0.4*pi:2*pi; >>y1=sin(x); >>y2=cos(x);

>>y3=sin(x-0.1*pi); >>y4=cos(x+0.1*pi); >>plot(y1) %如图2-2

>>title('Plot绘图结果 ')

>>xlabel('x','FontSize',15) >>ylabel('y','FontSize',8)

运行以上M代码程序，得到图2-2所示的结果图形。

将程序中plot(y1)替换成以下语句，将会得到图2-3所示结果图形。

>>plot(x,y1,x,y2,x,y3,x,y4) %图2-3，注意比较和图2-2的不同