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第二讲 MatLab 图形绘制功能
一、 二维平面图形
基本绘图函数
命 令 含 义
plot 建立向量或矩阵各队队向量的图形
loglog x、y 轴都取对数标度建立图形
semilogx x 轴用于对数标度，y 轴线性标度绘制图
形
semilogy y 轴用于对数标度，x 轴线性标度绘制图
形
title 给图形加标题
xlabel 给 x 轴加标记
ylabel 给 y 轴加标记
text 在图形指定的位置上加文本字符串
gtext 在鼠标的位置上加文本字符串
grid 打开网格线
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
hold on 命令用于在已画好的图形上添加新的图形
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：
x=0:0.001:10; % 0 到 10 的 1000 个点的 x 座标
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y=sin(x); % 对应的 y座标
plot(x,y); % 绘图
Y=sin(10*x);
plot(x,y,'r:',x,Y,'b') % 同时画两个函数
若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可：
x=0:0.01:10;
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plot(x,sin(x),'r')
若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在坐标对後面加上相关字串
即可：
plot(x,sin(x),'r*')
用 axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围
axis([0,6,-1.5,1])
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MATLAB 也可对图形加上各种注解与处理：
xlabel('x 轴'); % x 轴注解
ylabel('y 轴'); % y 轴注解
title('余弦函数'); % 图形标题
legend('y = cos(x)'); % 图形注解
gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置
grid on; % 显示格线
fplot 的指令可以用来自动的画一个已定义的函数分布图，而无须产生绘图所须
要的一组数据做为变数。其语法为 fplot('fun',[xmin xmax ymin ymax])，其中 fun
为一已定义的函数名称，例如 sin, cos 等等；而 xmin, xmax, ymin, ymax 则是设
定绘图横轴及纵轴的下限及上限。
以下的例子是将一函数 f(x)=sin(x)/x 在-20
> fplot('sin(x)./x',[-20 20 -0.4 1.2])
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【例】画椭圆 1
23 2
2
2
2
yx
a = [0:pi/50:2*pi]'; %角度 20
X = cos(a)*3; %参数方程
Y = sin(a)*2;
plot(X,Y);
xlabel('x'), ylabel('y');
title('椭圆')
图形窗口的分割一般用命令 subplot:
subplot(2,2,1);
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subplot(2,3,4);
MATLAB 还有其他各种二维绘图函数，以适合不同的应用，详见下
表
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。
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小整理：其他各种二维绘图函数
bar 长条图
errorbar 图形加上误差范围
fplot 较精确的函数图形
polar 极座标图
hist 累计图
rose 极座标累计图
stairs 阶梯图
stem 针状图
fill 实心图
feather 羽毛图
compass 罗盘图
quiver 向量场图
当资料点数量不多时，长条图是很适合的表示方式：
close all; % 关闭所有的图形视窗
x=1:10;
y=rand(size(x));
bar(x,y);
如果已知资料的误差量，就可用 errorbar 来表示。下例以单位
标准
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差来做资料
的误差量：
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x = linspace(0,2*pi,30);
y = sin(x);
e = std(y)*ones(size(x));
errorbar(x,y,e)
对於变化剧烈的函数，可用 fplot 来进行较精确的绘图，会对剧烈变化处进行较
密集的取样，如下例：
fplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是绘图范围
若要产生极座标图形，可用 polar：
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theta=linspace(0, 2*pi);
r=cos(4*theta);
polar(theta, r);
对於大量的资料，我们可用 hist 来显示资料的分 情况和统计特性。下面几个
命令可用来验证 randn 产生的高斯乱数分 ：
x=randn(5000, 1); % 产生 5000个 =0，=1 的高斯乱数
hist(x,20); % 20代表长条的个数
rose 和 hist 很接近，只不过是将资料大小视为角度，资料个数视为距离，并用
极座标绘制表示：
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x=randn(1000, 1);
rose(x);
stairs 可画出阶梯图：
x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
stairs(x,y);
stems 可产生针状图，常被用来绘制数位讯号：
x=linspace(0,10,50);
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y=sin(x).*exp(-x/3);
stem(x,y);
stairs 将资料点视为多边行顶点，并将此多边行涂上颜色：
x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
fill(x,y,'b'); % 'b'为蓝色
feather 将每一个资料点视复数，并以箭号画出：
theta=linspace(0, 2*pi, 20);
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z = cos(theta)+i*sin(theta);
feather(z);
compass 和 feather 很接近，只是每个箭号的起点都在圆点：
theta=linspace(0, 2*pi, 20);
z = cos(theta)+i*sin(theta);
compass(z);
二、 三维立体图形
三维绘图函数
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contour 二维等值线图，即从上向下看 contour3 等值线图
contour3 等值线图
fill3 填充的多边形
mesh 网格图
meshc 具有基本等值线图的网格图
meshz 有零平面的网格图
pcolor 二维伪彩色绘图，即从上向下看 surf 图
plot3 直线图
quiver 二维带方向箭头的速度图
surf 曲面图
surfc 具有基本等值线图的曲面图
surfl 带亮度的曲面图
waterfall 无交叉线的网格图
三维绘图工具
axis 修正坐标轴属性
clf 清除图形窗口
clabel 放置等值线标签
close 关闭图形窗口
figure 创建或选择图形窗口
getframe 捕捉动画桢
grid 放置网格
griddata 对画图用的数据进行内插
hidden 隐蔽网格图线条
hold 保留当前图形
meshgrid 产生三维绘图数据
movie 放动画
moviein 创建桢矩阵，存储动画
shading 在曲面图和伪彩色图中用分块、平滑和插值加阴影
subplot 在图形窗口内画子图
text 在指定的位置放文本
title 放置标题
view 改变图形的视角
xlabel 放置 x 轴标记
ylabel 放置 y 轴标记
zlabel 放置 z 轴标记
函数 view
view(az,el) 设置视图的方位角 az 和仰角 el
view([az,el])
view([x,y,z]) 在笛卡儿坐标系中沿向量[x,y,z]正视原点设置视图，例如 view([0 0
1])=view(0,90)
view(2) 设置缺省的二维视图，az=0，el=90
view(3) 设置缺省的三维视图，az=-37.5，el=30
[az,el]=view 返回当前的方位角 az 和仰角 el
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view(T) 用一个 4×4 的转置矩阵 T 来设置视图
T=view 返回当前的 4×4 转置矩阵
plot3 命令将绘制二维图形的函数 plot 的特性扩展到三维空间图形。函数
格式除了包括第三维的信息（比如 Z方向）之外，与二维函数 plot 相同。plot3
一般语法调用格式是 plot3(x,y,z,S)，这里 x,y 和 z 是向量或矩阵，S 是可选的
字符串，用来指定颜色、标记符号和/或线形(s 可以省略)。
三维螺旋线例子：
t=0:pi/50:10*pi;
plot3(sin(t),cos(t),t)
grid %添加网格
plot3 可画出空间中的曲线：
t=linspace(0,20*pi, 501);
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t); %注意用点乘 .*
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亦可同时画出两条空间中的曲线：
t=linspace(0, 10*pi, 501);
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);
正弦曲线图
x=linspace(0,3*pi); % 0 到 3pi 间 100 个数据点
z1=sin(x);
z2=sin(2*x);
z3=sin(3*x);
y1=zeros(100); % 含有 100 个数据的 0 数组
y3=zeros(100);
y2=y3/2;
plot3(x,y1,z1,x,y2,z2,x,y3,z3);
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利用在 x－y 平面的矩形网格点上的 z 轴坐标值，MATLAB 定义了一个网格
曲面。MATLAB 通过将邻接的点用直线连接起来形成网状曲面，其结果好象在数
据点有结点的鱼网。mesh 可画出立体网状图.
画出由函数 形成的立体网状图:
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点
y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值，zz 也是 21x21 的矩阵
mesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图
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曲面图，除了各线条之间的空档（称作补片）用颜色填充以外，和网格图看
起来是一样的。这种图一般使用函数 surf 来绘制。
surf 和 mesh 的用法类似：
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点
y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值，zz 也是 21x21 的矩阵
surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图
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MATLAB 提供了一个 peaks 函数，可产生一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部
极大点及三个局部极小点，其方程式为：
要画出此函数的最快
方法
快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载
即是直接键入 peaks：
peaks
z = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ...
- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ...
- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)
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我们亦可对 peaks 函数取点，再以各种不同方法进行绘图。meshz 可将曲面加上
围裙：
[x,y,z]=peaks;
meshz(x,y,z);
waterfall 可在 x方向或 y方向产生水流效果：
[x,y,z]=peaks;
waterfall(x,y,z);
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下列命令产生在 y方向的水流效果：
[x,y,z]=peaks;
waterfall(x',y',z');
meshc 同时画出网状图与等高线：
[x,y,z]=peaks;
meshc(x,y,z);
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surfc 同时画出曲面图与等高线：
[x,y,z]=peaks;
surfc(x,y,z);
contour3 画出曲面在三度空间中的等高线：
contour3(peaks, 20);
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contour 画出曲面等高线在 XY平面的投影：
contour(peaks, 20);
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剔透玲珑球
[X0,Y0,Z0]=sphere(30); %产生单位球面的三维坐标
X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0; %产生半径为 2的球面的三维坐标
surf(X0,Y0,Z0); %画单位球面
shading interp %采用插补明暗处理
hold on; mesh(X,Y,Z);hold off %画外球面
hidden off %产生透视效果
axis off %不显示坐标轴
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动态图形动画效果 彗星状轨迹图
【*例】简单二维示例。（请指令窗中运行以下指令）
n=10;
t=n*pi*(0:0.0005:1);
x=sin(t);y=cos(t);
plot(x,y,'g');
hold on;comet(x,y,0.02);hold off
【*例】卫星返回地球的运动轨线示意。
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));
plot3(x,y,z,'g') %画全程轨线
[X,Y,Z]=sphere(30);X=R0*X;Y=R0*Y;Z=R0*Z; %获得单位球坐标
grid on,hold on,surf(X,Y,Z),shading interp %画地球
x1=-18*R0;x2=6*R0;y1=-12*R0;y2=12*R0;z1=-6*R0;z2=6*R0;
axis([x1 x2 y1 y2 z1 z2]) %确定坐标范围
view([117 37]),comet3(x,y,z,0.02),hold off %设视角、画运动轨线
图 7.4.3.1-1 卫星返回地球轨线示意
动态图形动画效果 彗星状轨迹图
浙公网安备 33021202002483