第4章4MATLAB绘图.ppt
2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院1第4章 MATLAB绘图 4.1 概述 4.2 交互式绘图 4.3 二维指令绘图 4.4 三维指令绘制 4.5 图形的保存和输出2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院2 4.1 概概 述述MATLAB的图形窗口主要包括如下几个部分：的图形窗口主要包括如下几个部分：菜单栏：菜单栏：MATLAB的图形窗口一般包括一个菜单栏，利的图形窗口一般包括一个菜单栏，利用这个菜单栏可以完成对窗口中各种对象的基本操作，用这个菜单栏可以完成对窗口中各种对象的基本操作，例如图形的打印导出等。例如图形的打印导出等。工具栏：图形窗口的工具栏用来完成对图形对象的一般工具栏：图形窗口的工具栏用来完成对图形对象的一般性操作，例如新建、打开、保存和打印，图形的旋转、性操作，例如新建、打开、保存和打印，图形的旋转、缩放等，还有对图形窗口的一些编辑操作也可以通过该缩放等，还有对图形窗口的一些编辑操作也可以通过该工具栏完成。具体操作将在后续的实例中依次介绍。工具栏完成。具体操作将在后续的实例中依次介绍。绘图区域：图形窗口的绘图区域是面积最大的一部分，绘图区域：图形窗口的绘图区域是面积最大的一部分，在图在图4.1中就是绘制了中就是绘制了MATLAB标志的矩形区域。在这个标志的矩形区域。在这个区域中可以绘制各种曲线，显示图形图像文件，以及完区域中可以绘制各种曲线，显示图形图像文件，以及完成对图形图像或者曲线的编辑。成对图形图像或者曲线的编辑。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院3 一般地，在一般地，在MATLAB中进行数据可视化的过程主要中进行数据可视化的过程主要有如下步骤：有如下步骤：(1)准备需要绘制在准备需要绘制在MATLAB图形窗口中的数据。图形窗口中的数据。(2)创建图形窗口，并且选择绘制数据的区域。一个创建图形窗口，并且选择绘制数据的区域。一个MATLAB图形窗口可以包含多个绘图区域。图形窗口可以包含多个绘图区域。(3)绘制图形或者曲线。绘制图形或者曲线。(4)设置曲线的属性，例如线型、线宽等。设置曲线的属性，例如线型、线宽等。(5)设置绘图区域的属性，并且添加数据网格线。设置绘图区域的属性，并且添加数据网格线。(6)为绘制的图形添加标题、轴标签或者标注文本等。为绘制的图形添加标题、轴标签或者标注文本等。(7)打印或者导出图形。打印或者导出图形。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院4 4.2 交互式绘图交互式绘图4.2.1 基本绘图基本绘图例例4.1用以下随机数据模拟股票在当前市场上的运作情况，并进行可用以下随机数据模拟股票在当前市场上的运作情况，并进行可视化图形显示。视化图形显示。解：在解：在MATLAB命令窗口中键入以下命令：命令窗口中键入以下命令：randn(state,27)%设置随机种子发生器为它的第设置随机种子发生器为它的第j(j=27)种状态种状态 startprice=50;%初始价值初始价值 fracreturns1=0.0015*randn(200,1)+0.0003;%市值波动市值波动 x1=startprice;1+fracreturns1;prices1=cumprod(x1);%模拟价值模拟价值,求累乘积向量求累乘积向量 t=(1:length(prices1);randn(state,7)fracreturns2=0.0015*randn(200,1)+0.0003;x2=startprice;1+fracreturns2;prices2=cumprod(x2);2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院5 MATLAB的工作空间浏览器能够将当前工作空间下的变量直接进行可视化操作,包含如下几种数据可视化类型：plot：线图。bar：二维条状图。stem：杆状图。stairs：阶梯图。area：面积图。pie：饼图。hist：直方图。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院6 4.2.2 交互式绘图工具交互式绘图工具1基本绘图基本绘图启动交互式绘图工具也有不同的方法，一种是命令行，另外一种就是通过菜单命令来实现，其中较为常用的是命令行指令，例如在MATLAB命令行中键入如下的指令将打开MATLAB交互式绘图工具：plottools另外，也可以通过MATLAB的Start菜单下的命令打开交互式绘图工具。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院7 MATLAB的交互式绘图工具可以分为四大部分，分别为：Figure Palette：它位于交互式绘图工具的左侧上方，在该区域可以完成曲线类型选择、图形窗口分割、绘制数据选择以及注释选择等操作。Plot Browser：它位于交互式绘图工具的右侧上方，在该区域内可以显示当前图形窗口中已经绘制的曲线等对象列表。Property Editor：属性编辑器位于交互式绘图工具的下方，它可以根据选择的图形对象的不同而显示不同的属性，在这里可以完成很多对象的属性编辑，从而完成诸如增加注释文本、设置数轴信息等操作。图形窗口：也就是绘图区，它位于交互式绘图工具的中央，所有绘图的结果都会显示在这里。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院8 例例4.2 利用交互式绘图工具完成例4.1数据的图形创建。解解：(1)绘制简单固定单一变量图形，则可执行如下操作：在Figure Palette窗口的Variables列表中选择需要绘制到图形窗口中的变量，然后将该变量直接拖放到图形窗口区域，则图形窗口区域中将绘制相应变量的曲线。也可以选择变量之后，单击右键，从弹出的快捷菜单中选择不同的绘图形式 选择fracreturns1变量，然后执行Plot快捷菜单命令，则此时绘制了简单图形的交互式绘图工具2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院9(2)绘制X-Y相对数据曲线图，则可执行如下操作：如果需要利用交互式绘图工具绘制X-Y相对数据曲线图，则不能按照前面的步骤简单实现 其次创建新的图轴(Axes)，创建新的图轴可以通过Figure Palette窗口下New Subplots中的选项来实现，其中2D Axes表示增加二维绘制图轴，而3D Axes表示增加三维绘制图轴，在本例子中用户只要用鼠标单击2D Axes，则在当前的交互式绘图工具中就增加了一个空白的二维图轴，其中X轴和Y轴默认的取值范围都是01。再利用前面介绍的方法，直接将数据拖放到图轴上完成数据的简单绘图。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院10(3)绘制X-Y相对图形，则可执行如下操作：首先需要选择空白图轴，然后单击Plot Browser窗口内的Add Data.命令，或者用右键单击空白图轴，执行弹出的快捷菜单中的Add Data命令，此时将弹出Add Data to Axes对话框 在该对话框中需要完成两项工作，选择绘图类型(Plot Type)，然后选择数据源。其中，绘图类型下拉列表框中列出了最常用的几种绘图类型，如果不能满足需要，则选择下拉列表框中的More Plot Types命令，此时将弹出选择图形对话框2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院11(4)同一个图轴下不同数据的绘制，则可执行如下操作：在很多时候需要将不同的数据绘制在同一个图轴下以便进行数据的比较，如果需要将新的数据增加到已经绘制了曲线的图轴上，则可以像前面的操作那样，或者直接将数据拖放到图轴上，或者使用Plot Browser窗口下的Add Data.来增加数据到当前的图轴上，也可以使用图轴快捷菜单下的Add Data.菜单命令来增加新的数据。新的曲线将使用其他的颜色来表示，默认情况下，绘制的第一条曲线是蓝色，以后依次为绿色、红色、青色、洋红等不同的色彩。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院12(5)多图轴下不同曲线的绘制，则可执行如下操作：MATLAB不仅能够在同一个图轴下同时显示多条曲线，它还支持在同一个图形窗口下显示多个图轴，增加图轴就是利用MATLAB图形功能中的子图功能。在交互式绘图工具中，只要单击Figure Palette窗口下New Subplots中的2D Axes或者3D Axes就可以为当前的图形窗口增加新的图轴(子图)MATLAB的子图功能非常丰富、灵活，可以在当前图形窗口下任意实现子图的分割和布局。在交互式绘图工具中可以通过Figure Palette窗口中New Subplots下的按钮来完成相应的功能，用鼠标单击该按钮，则会弹出子图分割工具2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院13 2 格式化图形格式化图形(1)添加图轴信息添加图轴信息 Title属性可以用来设置图轴的标题，在属性可以用来设置图轴的标题，在Title文本框中可以文本框中可以设定当前图形显示的提要，例如在这里键入设定当前图形显示的提要，例如在这里键入Stock Price，则相应的文本将出现在图轴的正上方。则相应的文本将出现在图轴的正上方。Colors属性后面的渲染工具和描绘工具可以分别用来设置属性后面的渲染工具和描绘工具可以分别用来设置图轴的底色和文本的颜色，默认情况下，图轴都是白底图轴的底色和文本的颜色，默认情况下，图轴都是白底黑字的样式，单击相应工具，则可以从弹出的色彩选择黑字的样式，单击相应工具，则可以从弹出的色彩选择框中选择不同的颜色。框中选择不同的颜色。Grid属性用来决定是否在当前图轴上显示网格，可以分别属性用来决定是否在当前图轴上显示网格，可以分别给给X轴、轴、Y轴以及轴以及Z轴设置网格，对于二维曲线，选择轴设置网格，对于二维曲线，选择X轴和轴和Y轴就已经足够了。轴就已经足够了。Box复选框则决定是否给图轴增复选框则决定是否给图轴增加黑框。加黑框。Label属性定义了坐标轴的标签，用户可以分别针对不同的属性定义了坐标轴的标签，用户可以分别针对不同的坐标轴分别进行定义，例如，对于前面的示例，只要设坐标轴分别进行定义，例如，对于前面的示例，只要设置置X Label属性为属性为Time(days)，则相应的标签就会立即显，则相应的标签就会立即显示到图形窗口中，对应的示到图形窗口中，对应的Y Label属性设置为属性设置为Prices。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院14 Limits属性定义了坐标轴显示数据的范围，默认为Auto，MATLAB将根据所需要显示数据的情况自动地选择必要的数据显示范围，用户可以制定数据显示范围，例如设置显示范围为从0到250，图形窗口中相应的坐标轴会发生相应的变化。Scale属性定义了坐标轴是按照线性化坐标系显示，还是按照对数坐标系显示。Reverse复选框则决定了坐标轴的显示是按照升序还是降序，例如设置前面这些属性，并且选择该复选框之后的交互式图形工具.Ticks属性决定了坐标轴显示数据时网格的间隔。2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院15（2）设置曲线样式 Line属性中可以通过下拉列表框分别设定曲线的类型、粗细以及颜色 Marker属性定义了在相应的数据点用哪一种标识符来表示，单击该下拉列表框，将给出能够使用的所有标识符 另外，还可以修改标识符的填充颜色和线条颜色，这些属性的设置都是在曲线的属性编辑器中通过设定Marker的相应属性(渲染工具和描绘工具)来完成的.2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院16（3）添加图例 当图轴信息及曲线设置好了之后，为了更全面对图形进行表达，需要添加图例。可在交互式绘图工具菜单栏单击Insert菜单，然后选择Legend按钮就可增加所需图例 2023-11-15天水师范学院物理与信息科学学院17（4）添加注释 注释是由创建图形的用户添加的说明，这些说明由一些文字结合简单的图形组成，相应的说明可以用来说明数据曲线的细节特点，比如，需要特别注意的数据点等等。在交互式绘图工具中增加注释可以通过Figure Palette下的Annoations来完成，这里面包括：Line：绘制直线
