Matlab讲义-第三章Matlab052D绘图-10.pdf

1、第三章 Matlab基本绘图 MATLAB提供了丰富的绘图功能help graph2d可得到所有画二维图形命令help graph3d可得到所有画三维图形命令主要内容 3.1二维图形绘制3.1.1基本二维绘图函数3.1.2带有其他选项的绘图函数3.1.3二维绘图辅助函数3.1.4多图形处理3.1.5特殊二维图形绘制x,y给出的数据分别为x,y轴坐标值。以逐点连折线的方式绘制二维图形。如果x，y是同维向量，该指令以x元素为横坐标值，y元素为纵坐标值绘制曲线。如x，y是同维矩阵，则以x，y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，数目等于矩阵的列数。如x是向量，y是有一维与x元素数量相等的矩阵，则以x为

2、共同横坐标，按列绘制y每列元素值,曲线数为y的另一维的元素数。1.plot(x,y)-这是最常见的形式。3.1.1基本二维图形绘制函数【例】绘制一个周期内的正弦曲线y=sin(t)01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81产生自变量向量t；由给出的自变量向量求取其正弦函数；调用plot函数把曲线绘制出来。t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y)t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);cos(t);plot(t,y)01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.812.plot(x)当x为一向量时，以x

3、元素的值为纵坐标，x的序号为横坐标值绘制曲线。当x为一实矩阵时，则以其序号为横坐标，按列绘制每列元素值相对于其序号的曲线，当x为mn矩阵时，就有n条曲线。x=0,0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14 x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7如果只有数值，没有函数关系,如何画图？问题1【例】x=0,0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14 x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7plot(x)当x为一向量时，以x元素的值为纵坐标，x的序号为横坐标值绘制曲线。问题2：如何绘制指定颜色、线型、数据点标记符号的曲线？x,y给出的数据分别为x,y轴坐标值。option为选项参数，

4、如曲线的颜色、线型及数据点标记符号等。以逐点连折线的方式绘制第1个二维图形。同时类似地绘制第2个二维图形，等。plot（x,y,option）3.带有曲线的颜色、线型及数据点标记符号的绘图函数 x1,y1和x2,y2给出的数据分别为x,y轴坐标值。option为选项参数，如曲线的颜色、线型及数据点标记符号等。以逐点连折线的方式绘制第1个二维图形。同时类似地绘制第2个二维图形，等。上述为plot命令的完全格式。plot（x1,y1,option1,x2,y2,option2,）色彩 字符 所指 颜色 线型 字符 线型格式 y 黄 -实线 m 洋红色:点线 c 青 -.点划线 r 红 -虚线 g

5、绿 b 篮 w 白 k 黑 绘图参数表 carmine cyan 标记符号数据点形式标记符号数据点形式.点大于号绘图参数表(续）square 正方形diamond 菱形pentagram 五角星hexagram 六角星【例】用不同线型和颜色绘制图形说明：颜色线型数据点标记符号选项可以组合使用，且组合顺序任意例如“ro:”表示绘制红色点线，同时用o标记数据点。%1曲线采用红色、实线、+号数据点标记符号%2曲线采用黑色、点线、*号数据点标记符号plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:)问题3：如何指定线条的粗细、标记的大小、标记的颜色？4.带有(线型、标记)属性值的绘图函数plot(,Prop

6、ertyName,PropertyValue,)下面给出几个常用到的属性：(1)LineWidth:指定线条的粗细(以点为单位)(2)MarkerEdgeColor：指定标记的颜色和填充标记的边缘色(3)MarkerFaceColor：指定填充标记表面的颜色(4)MarkerSize：以点集为单位指定标记的大小【例】带有属性值的plot函数的使用x=-pi:pi/10:pi;y=tan(sin(x)-sin(tan(x);plot(x,y,-rs,.LineWidth,2,.MarkerEdgeColor,k,.MarkerFaceColor,g,.MarkerSize,10)textorgt

7、extxlabelylabeltitlelegendCURVES3.1.2二维绘图辅助函数图形标注函数-放在绘图函数之后1.图形标注函数2.加网格函数3.坐标设定命令4.坐标轴度量标记的位置和标签的调整5.图形缩放3.1.2二维绘图辅助函数0pi/2pi3pi/22pi-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81title(text)为图形添加标题xlabel(text)为x轴加标注ylabel(text)为y轴加标注text(x,y,text)在指定位置上添加文本字符串gtext(text)用鼠标在图形上放置文本legend(图例1,图例2,)为图形添加图例标注内容用单引

8、号括起来1.图形标注函数-如何加标注【例】x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)line(0,7,0,0)%在(0,0)和(7,0)之间加线，用 表示同一x或y的坐标%plot(x,zeros(1,length(x),k)title(Sine and Cosine Curve)%标题xlabel(Independent Variable X)%横坐标名ylabel(Dependent Variable Y1&Y2)%纵坐标名text(1.5,0.3,cos(x)%指定位置加标注gtext(sin(x)%用鼠标选择位置加标注legen

9、d(sin(x),cos(x),grid on使用了图形修饰的plot函数绘制的正弦曲线01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Sine and Cosine CurveIndependent Variable XDependent Variable Y1&Y2cos(x)sin(x)sin(x)cos(x)xlabel(Independent Variable X,FontAngle,italic,FontWeight,bold,FontSize,16)问题1：标注文字如何指定大小、加粗、倾斜？FontWeight：标记文字的字体是否加粗。可选：lig

10、ht(细体)、nomal(默认)、demi(黑体)和bold（粗体）四个选项，颜色逐渐加深FontName:字体名，如Time New RomanFontSize：字体大小，默认10磅FontAngle：文字的倾斜程度，如nomal和italic(斜体)（1）标注文字常用属性标注文字的修饰 xlabel(Independent Variable X,FontAngle,italic,FontWeight,bold,FontSize,16)xlabel(Independent Variable X,fontangle,italic,fontweight,bold,fontsize,16)或全小写

11、 x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2),line(0,7,0,0)title(Sine and Cosine Curve)%标题xlabel(Independent Variable X,FontAngle,italic,FontWeight,bold,FontSize,16)ylabel(Dependent Variable Y1&Y2)text(1.5,0.3,cos(x)%指定位置加标注%gtext(sin(x)%用鼠标选择位置加标注grid onx=0:0.1*pi:2*pi;plot(x,sin(x);xlabel(t=

12、0 to 2pi,FontSize,16);ylabel(sin(t),FontSize,16);title(itValue of the Sine from 0 to 2pi,FontSize,16)用户还可以用bf,it,rm命令分别定义黑体、斜体和正体标注文字的其他修饰方法 为了将数学公式或工程中所用到的一些特殊符号（如希腊字母等）标注在图形上，可以使用由“”引导的特殊字符串。这称为TEX的格式如表示积分的算式可以由int_x_0 x_n命令定义nxx0（2）使用由”引导的特殊字符串的标记pi -表示alpha-表示omega表示int-表示等。问题2：如希腊字母等的特殊字符如何标记？2

13、.网格和边框控制grid on/off命令:控制画还是不画网格线。-3.1416-1.570801.57083.1416-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81box off and grid onbox on/off命令:控制加还是不加（右边）边框线。3.坐标轴调整命令 用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令手动设置：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)clc,clearh=0.001;t1=-3:h:3;f1=2.*(t1=-2)-(t1=2);plot(t1,f1);set(gca,xtick,-2-1 0 1 2);axis

14、(-3,3,-0.1,2.1)title(f1(t)问题3：坐标轴和标签不满意如何调整？-3-2-1012300.20.40.60.811.21.41.61.82f1(t)4.坐标轴度量标记的位置和标签的调整01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810pi/2pi3pi/22pi-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81set(gca,xtick,-2-1 0 1 2);clc,clearx=0:0.01:2.1*pi;y=sin(x);plot(x,y)set(gca,xtick,0:pi/2:2*pi)set(gca,xtickl

15、abel,0,pi/2,pi,3pi/2,2pi)grid【例】坐标轴度量标记的位置和标签的调整0pi/2pi3pi/22pi-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81标特殊字符时，两条语句配合使用 axis函数功能丰富，常用的用法还有：axis(square)产生正方形坐标系(缺省为矩形)axis(equal)横、纵坐标轴采用等长刻度axis auto 将坐标系统返回到自动缺省状态axis off 取消坐标轴axis on 显示坐标轴问题4：如何绘制圆形？5.图形缩放-zoom zoom函数用来指定对图形进行缩放的操作。本命令在分析大量的数据点时很有用。它有以下几种用法

16、：zoom：用来在zoom on和zoom off状态之间进行切换 zoom on:允许图形缩放操作 zoom off:禁止图形缩放操作 zoom out：恢复图形的原始大小 zoom xon:只允许对图形的x方向进行缩放操作 zoom yon：只允许对图形的y方向进行缩放操作 zoom(factor):以factor为倍数对图形进行缩放【程序执行效果】在允许缩放操作的情况下，用户用鼠标左键每单击一下要放大的区域，图形就放大一倍；放大后的图形用右键每单击一下，就会缩小一倍。t=1:0.001:5;y=sin(2*pi*10*t);plot(t,y)zoom xon【思考】不用zoom xon命

17、令，放大图形的其他办法？通过plot命令，只绘制图形的一部分，达到放大图形的目的。t=1:0.001:5;y=sin(2*pi*10*t);subplot(211)plot(t,y)title(plot绘制部分点达到图形放大效果)subplot(212)plot(t(1:200),y(1:200)gridplot(t(1:200),y(1:200)11.522.533.544.55-1-0.500.51plot绘 制 部 分 点 达 到 图 形 放 大 效 果11.021.041.061.081.11.121.141.161.181.2-1-0.500.5101234567-1-0.8-0.6

18、-0.4-0.200.20.40.60.81单 窗 口 多 曲 线sin(x)cos(x)3.1.3多图形处理x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1)hold onplot(x,y2,r)legend(sin(x),cos(x)gridtitle(单窗口多曲线)x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);subplot(211)plot(x,y1)title(多子窗口多曲线)subplot(212)plot(x,y2,r)grid02468-1-0.500.51单 窗 口 多 子 图02468-1-0.500.5102

19、468020040060002468-2-101201234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81窗 口 1曲 线01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81窗 口 2曲 线默认情况下，每使用一次图形绘制命令plot，后续图形将覆盖前面图形。如希望后续的图形能够和前面所绘制的图形在同一窗口中同时显示，有三种方法：1.plot(x,y1,x,y2)或plot(x1,y1,x2,y2)2.hold函数（图形保持功能）3.subplot函数（图形窗口的分割）一、单窗口多图形绘制x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=

20、cos(x);plot(x,y1)hold on%后续图形曲线叠加到前面的图形窗口中显示plot(x,y2)1.图形保持函数-holdplot(x,y1,color,rand(1,3)%使用hold on后 matlab随机设置颜色的方法2.图形窗口分割函数-subplot 图形窗口的分割 subplot 子图分割命令，非画图命令 行列绘图序号其中 m,n代表图形窗口被分成 m x n 个子图subplot(m,n,p)调用格式：子图按从左至右 从上至下排列 【例】在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、指数、对数曲线02468-1-0.500.5102468-1-0.500.51024

21、68020040060002468-2-1012x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);y4=log(x);subplot(2,2,1);%指定画图的位置plot(x,y1);%画左上角的图 subplot(2,2,2);plot(x,y2);%画右上角的图 subplot(2,2,3);%画左下角的图 plot(x,y3);subplot(2,2,4);%画右下角的图 plot(x,y4);subplot(1,3,1);plot(x,y1)subplot(1,3,2);plot(x,y3)subplot(1,3,3);plot(x,y2)1行

22、3列0510-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81051001002003004005006000510-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81subplot(311);plot(x,y1)subplot(312);plot(x,y3)subplot(313);plot(x,y2)3行1列01234567-10101234567-101012345670200400600【例】在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、指数曲线,并加标注子图名称。clc,clearx=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=e

23、xp(x);subplot(1,3,1);plot(x,y1)title(sin(x),axis(0 2*pi-1 1)subplot(1,3,2);plot(x,y2)title(cos(x),axis(0 2*pi-1 1)subplot(1,3,3);plot(x,y3)title(exp(x),xlabel(x)05-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81sin(x)05-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81cos(x)05100100200300400500600exp(x)x每个子图分别标注 二、多图形窗口（figure命令）fig

24、ure(n)创建窗口函数，n为窗口顺序号。当调用一个产生图形的函数（plot）时，MATLAB会自动建立一个图形窗口，显示函数图形。如想再建一个或几个图形窗，则可键入figure(n),close:关闭当前图形窗close all：关闭所有图形窗【例】t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y)%自动出现第一个窗口figure(2)plot(t,y1)%在第二窗口绘图figure(3)plot(t,y2)%在第三窗口绘图【练习】在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2pi*x)及其包络线，并加网格线。2*

25、exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x)调制信号载波方法一：用一次plot命令实现x=0:pi/50:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);%上包络线y2=2*exp(-0.5*x)*(-1);%下包络线y3=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);%已调信号plot(x,y1,b:,x,y2,b:,x,y3,k)%具有hold函数图形保持功能axis(0,2*pi,-2,2);grid on;box off;方法二：用多次plot加hold图形保持功能实现clc,clearx=0:pi/50:2*pi;%101个点y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1y2=2

26、*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y1,b:)%两条包络线hold on%后续图形曲线叠加到前面的图形窗口中显示plot(x,y2,k);axis(0,2*pi,-2,2);grid on;box off;函数意义loglog使用对数坐标系绘图semilogx横坐标轴为对数坐标轴，纵坐标轴为线性坐标轴semilogy横坐标轴为线性坐标轴，纵坐标轴为对数坐标轴polar绘制极座标图fill绘制实心图bar绘制直方图pie绘制饼图area绘制面积图quiver绘制向量场图stairs绘制阶梯图stem绘制离散序列图3.1.4特殊二维图形绘制这些函数用法与plot相仿

27、，但没有多输入变量形式stem(x,y):绘离散序列图stairs(x,y):绘阶梯图pie(x)：用x中的数据画一饼形图bar(x,y):绘垂直条形图hbar(x,y):绘水平条形图errorbar(x,y):绘误差条形图Barh：用二维水平条形显示向量或矩阵中的值hist：二维条形直方图，可以显示出数据的分配情形一、直角坐标函数 功能：绘制离散序列（数据）的脉冲图。该图用线条显示数据点与x轴的距离，用空心小圆圈（缺省标记）。stem-离散序列绘制函数1234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91semilogx x轴对数图形semilogyy轴对数图形lo

28、glog 双对数图形二、对数坐标函数 一般的 x-y 图在横轴及纵轴皆是以线性尺度来绘图，如果要绘图的数据的 x 或 y 值变化范围太大，就要改用对数(log)尺度来绘图才可得到合理的图。MATLAB 提供三种对数尺度的绘图指令：semilogx,semilogy,loglog，它们的作用分别是x轴以对数尺度绘图，y 轴以对数尺度绘图，x 和y 轴均以对数尺度绘图。下面举例说明在何种场合需要用对数尺度绘图。y=0:0.1:10;x=10.y plot(x,y)%会画出看不出所以然的图 semilogx(x,y)%改对数尺度绘图就清楚多了SNR0db=5:13;Ber=3.977083e-001

29、3.270833e-0012.413958e-0011.485625e-0017.545833e-0023.168750e-0021.235417e-0025.500000e-0032.270833e-003subplot(211)plot(SNR0db,Ber,r*-);gridsubplot(212)semilogy(SNR0db,Ber,r*-);xlabel(SNR);ylabel(BER);legend(16QAM 1/3 Fd=10);title(AWGN信道)grid on;567891011121300.10.20.30.4plot和 semilogy区 别5678910111

30、21310-310-210-1100SNRBERAWGN信 道16QAM 1/3 Fd=1000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81二 个 周 期 的 余 弦 曲 线 及 其 抽 样 示 意 图【例题1】按要求绘制两个周期内的余弦曲线及其采样序列。y=cos(2*pi*f*t)采样频率：2*f已知：f=20f=20;T=1/f;t=0:0.0001:2*T;y=cos(2*pi*f*t);t1=0:1/(2*f):2*T;y1=cos(2*pi*20*t1);plot(t,y,k-,Line

31、Width,2);hold on stem(t1,y1,r-,LineWidth,3)title(二个周期的余弦曲线及其抽样示意图)00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81二 个 周 期 的 余 弦 曲 线 及 其 抽 样 示 意 图 tf1101-t【例题2】按要求绘制如下三角形及导数图。-2-1.5-1-0.500.511.5200.51信 号 及 其 导 数-2-1.5-1-0.500.511.52-2-1012导数：diff(ft)/dtclc,cleardt=0.001;t=-2:

32、dt:2;ft=(t+1).*t=-1&t0&t=1;diff_ft=0 diff(ft)/dt;subplot(211)plot(t,ft,b)axis(min(t),max(t),min(ft)-0.2,max(ft)+0.2)title(信号及其导数),gridsubplot(212)plot(t,diff_ft,r);grid【例题3】按要求绘制如下曲线并加标记。00.511.522.5-0.200.20.40.60.81输 入 的 二 进 制 信 息 序 列单 极 性 非 归 零 码101clc,cleardata=1 0 1;sam_num=100;%每一个码元的采样点数dt=1/

33、sam_num;t=0:dt:length(data)-dt;%或t=0:dt:length(data),data补一个值data=ones(1,sam_num),zeros(1,sam_num),ones(1,sam_num);plot(t,data);%stairs(t,data);axis(t(1),t(end),min(data(:)-0.2,max(data(:)+0.2);%规定所画图示的坐标xlabel(输入的二进制信息序列);title(单极性非归零码);text(1-0.5,-0.1,1,FontWeight,bold,FontSize,14)text(2-0.5,-0.1,

34、0,FontWeight,bold,FontSize,14)text(3-0.5,-0.1,1,FontWeight,bold,FontSize,14)grid on0123456-0.200.20.40.60.81输 入 的 二 进 制 信 息 序 列单 极 性 非 归 零 码110010作业题：按要求绘制如下曲线并加标记。Thank you for your cooperation使用diff函数可以找到向量发生突变的地方，并可近似计算微分作业题2：按要求绘制如下图形及导数图。01234567800.51信 号 及 其 导 数0123456789-1000-50005001000clc,c

35、learclc,clearsam=1000;dt=1/sam;t=0:dt:9-dt;pulse=ones(1,sam)zeros(1,sam)ones(1,sam);sig=repmat(pulse,1,3);diff_sig=0 diff(sig)/dt;subplot(211)plot(t,sig,b)axis(0,max(t),min(pulse)-0.2,max(pulse)+0.2)subplot(212)plot(t,diff_sig,r);clc,clearsam=100;pulse=ones(1,sam)zeros(1,sam)ones(1,sam);sig=repmat(p

36、ulse,1,3);t=1:length(sig);dt=t(2)-t(1);%步长diff_sig=0 diff(sig)/dt;plot(t,sig,b,t,diff_sig-1.2,r);%plot(n,sig,b,n,diff_sig,r);axis off;text(length(sig),1,sig);text(length(diff_sig),-1.2,diff-sig);例.方波信号的近似微分sigdiff-sigsigdiff-sigx=1:5;y=21:25;31:35;plot(x,y)X为向量，y为矩阵，绘出两条曲线11.11.21.31.41.51.61.71.81.

37、9220253035x=21:25;31:35;%x为实矩阵plot(x)在图形窗口中直接加标注3.1.1基本二维图形绘制函数一、plot函数 二、图形放大及缩小 如果要在所画的图中曲线的某处加上符号，而又可以随意的放置这些符号，则可以用指令ginput方式。它容许以鼠标或上下左右方向键在屏幕上输入要加上符号的座标。例：一个有8个峰顶及峰谷的函数分布图(y=sin(x)/x)，可以滑鼠方式将符号加在这些峰值上，以突显这些极值，其语法为 x,y=ginput(n)。2.使用ginput加标注clear,close allx=linspace(-2*pi,2*pi,60);y=sin(x).2./(x+eps);%注意加上eps可避免当x趋近零时，y会无法定义plot(x,y)a,b=ginput(8);%依序从屏幕选取8个点，并返回坐标hold on plot(a,b,ro)%依据输入的座标值将符号画在图上适当位置