MATLAB's drawing foundation

Part 7 MATLAB's Drawing Fundamentals

1. Two-dimensional graphics drawing

(1) plot() function

format:

plot(x)

plot(x,y)

Graphic drawing function plot (x) format description

x content	Description
Real vector y	Take the y element subscript number i as the abscissa and the element y as the ordinate, draw an ordered set of (I, y) graphics, connected by a line segment in the middle
Real matrix	For a matrix , that is, a matrix containing mXn elements, the function draws n curves with m points. These points use the serial number as the abscissa and the column elements as the ordinate, and the n curves are all set by the system default Drawn in different colors
Negative matrix	For a mXn complex number matrix, each row takes the horizontal axis as the real axis and the vertical axis as the imaginary axis, and draws an ordered set of (real( ), imag( )) m curve segments with n points. In this way, the complex number The matrix is represented on the complex plane

Example. Use the function plot() to plot the real vector Y=[27,99,31,75,325,721,43,12], A=[23,672;440,100;543,64] and the complex matrix Z=[25-23i,63- 77i,34-64i,123-34i]

>> Y=[27,99,31,75,325,721,43,12];

>> plot(Y)

 

>> A=[23,672;440,100;543,64];

>> plot(A)

 

>> Z=[25-23i,63-77i,34-64i,123-34i];

>> plot(Z)

 

Graphic drawing function plot (X, Y) format description

X data type	Y data type	Description
Real vector x	Real vector y of the same length as x	Draw a curve segment with the same subscript x as the abscissa and y as the ordinate
Real vector x of length m or n	Matrix of dimension mXn	Draw the graph of matrix A versus vector x, and graph the column of matrix A against vector x for the matrix A of mXn and the vector x of length m. If the length of x is n, then the row of matrix A is plotted against vector x. The vector x can be a row vector or a column vector
Matrix of dimension mXn	Real vector x of length m or n	Draw a vector x for matrix A, for an mXn matrix A vector x of length m, and draw a vector x for the columns of matrix A. If the length of x is n, the vector x is drawn on the rows of matrix A. The vector x can be a row vector or a column vector
Matrix of dimension mXn	Matrix of dimension mXn	Draw a graph of the column B of the matrix on the rows of the matrix A. If A and B are both mXn matrices, n curves connected by m ordered pairs will be drawn

 

(2) Line type, marking and color

colour

symbol

b

g

r

c

Description

blue

green

red

Blue

symbol

m

Y

k

w

Description

Magenta

yellow

black

white

Linear

symbol

-

:

-.

--

<none>

Description

solid line

Dotted line

Draw a dotted line

dotted line

no

Marker type

symbol

.

The

x

*

+

none

<

Description

point

ring

X number

Asterisk

+

No point

Vertex specifies the triangle to the left

symbol

S

d

p

h

^

v

>

Description

square

diamond

Pentagram

Hexagonal Star

Regular triangle

Inverted triangle

Triangle with vertex pointing to the right

Example. Use the plot() function to change the line type, color and mark points of the graph curve

>> x=-pi:pi/10:pi;

>> y=tan(sin(x))-sin(tan(x));

>> plot(x,y,'--rp')

 

Modification command set

proerty	Description	content
LineWidh	Curve line width	Numerical value
MarkEdgeColor	Marker border line color	Color character
MarkerFaceColor	Mark point fill color	Color character
MarkerSize	Mark point size	Numerical value

(3) Multiple graphics overlay and multiple graphics windows

expression	Description
hold	Switch the current drawing overlay mode, switch the overlay mode of the current drawing window from off to on, or from on to off
hold on	The current superimposed drawing mode status is on, that is, the current axis and graph are kept, and the new graph is ready to be drawn
hold off	The current superimposed drawing mode status switch, that is, the current axis and graph no longer have the nature of superimposed drawing
hold all	There is no need to implement the hold on function, so that the current superimposed drawing mode is turned on, and the new drawing function still loops the initial set of color cycle order and line type cycle order

Example. Use the plot() function to draw the image of the sine function sin(), and then perform the conversion of the overdraw state, and perform the overdraw operation on the original graph.

>> x=-pi:0.1:pi;

>> y=sin(x);

>> plot(x,y)

 

>> hold on

>> Current plot held

>> z=cos(x);

>> plot(x,z,'--r')

>> hold

Current plot released

 

>> m=-cos(x);

>> plot(x,m,':k')

 

(4) Subgraph drawing

subplot(m,n,k): create a drawing subarea of ​​m rows and n columns in the current drawing area, and establish a coordinate system in the kth subarea, and set this subarea as the current drawing area

subplot('position',[left,bottom,widt,hight]): Open up the subplot required by the subplot at the specified position of the current drawing window, and establish a coordinate system in the subplot, and set the subplot as the current plot drawing area . [left,bottom,widt,hight] is a matrix of real numbers, the value of left is the distance value from the left border of the drawing frame; the value of bottom is the distance value from the bottom of the drawing frame; width is the width value of the sub-frame; hight is The height value of the subframe.

Example. Use the suplot() function to create multiple subplots in the MATLAB plotting window

>> t=-pi:0.01:pi;

>> y1=sin(t);

>> y2=cos(5*t);

>> y3=sin(4*t).*sin(t);

>> y4=sin(y3).*cos(t);

>> subplot(3,2,1),plot(t,y1)

>> title('子图一');

>> subplot(3,2,2),plot(t,y2)

>> title('子图二');

>> subplot(3,2,3),plot(t,y3)

>> title('子图三');

>> subplot('position',[0.3,0.05,0.6,0.3]),plot(t,y4);

>> title('子图四');

 

(5) Interactive drawing and screen refresh

a.ginput() function

[x,y]=ginput(n):该函数可使用户通过鼠标捕捉所在二维图形坐标系中的n歌点的坐标值，并将其记录下来。若取点不超过n可以通过按【Enter】键来结束；若n缺省则可以取无限个点的坐标值，按【Enter】键结束取点。

[x,y,button]=ginput(n):该函数形式中n的说明同上。button是返回捕捉点按键所代表的数值，如左键为1，中键为2，右键为3.其他键则为其对应的ASCII值，如A键为65,1键为49等。

例.绘制正弦函数sin()的图形，并用ginput()函数的第一种形式来捕捉函数图形的零点和顶点，顺次用鼠标右键，S键和1键来捕捉任意3点的值，并输出bottom值

>> x=-pi:pi/1000:pi;

>> y=sin(x);

>> plot(x,y)

>> [x,y]=ginput(4)



x =
    0.4689

    0.6555

    0.2062

    0.2016



y =
    0.4956

    0.4927

    0.0863

   -0.0015



>> [x,y,bottom]=ginput()



x =
    0.1141

    0.2730

y =
    0.4459

    0.1798

   

bottom =

     1

     1

b.zoom()函数

命令	说明
zoom	对图形缩放状态进行命令的切换
zoom(factor)	factor为缩放因子
zoom on	允许对坐标轴进行缩放
zoom off	取消对坐标轴的缩放
zoom out	恢复对坐标值的设置
zoom reset	将当前的坐标轴设置为初始值
zoom xon	允许对x轴进行缩放
zoom yon	允许对y进行缩放

（6）使用plotyy()函数绘制双坐标轴

 a.叠绘发绘图

例.利用hold on将两个函数图绘制在一个坐标轴中

>> x=1:0.001:3;

>> y1=x.^3;

>> y2=sin(y1);

>> plot(x,y2)

 

>> hold on

>> Current plot released

>> plot(x,y1)

 

b.使用plotyy()函数绘图

例.利用plotyy()函数检测上例中双纵坐标图性质，并利用set()函数对双坐标轴和曲线属性进行设置。

>> x=1:0.001:3;

>> y1=x.^3;

>> y2=sin(y1);

>> [AX,H1,H2]=plotyy(x,y1,x,y2,'plot')



AX =

  173.0018  175.0018


H1 =

  174.0028


H2 =

  176.0023

 

>> set(AX(1),'YTick',[0 5 10 15 20 25 30 35 40])

>> set(AX(2),'YTick',[-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0.25 0.5 0.75 1])

>> set(H1,'LineStyle','--','Color','r')

>> set(H2,'LineStyle','.','Color','k')

Warning: Setting marker type based on 'LineStyle' property

""         'Marker' and 'LineStyle' have been made separate properties

""         Use 'Marker' property to remove this warning

 

 

(7)Easy绘图命令

a.fplot()函数

模式	说明
fplot(fun,limits,tol,LineSpec)	以一定的方式绘制fun()函数图形。fun()为函数名或函数句柄；limits为坐标轴的范围，形式为[xmin xmax ymin ymax];tol为函数的误差范围，默认为2e-3;LineSpec为绘图曲线的性质，如线型、颜色和标记点等
fplot(fun,limits,n)	若n>=1，则取点为n+1绘制fun()函数图形；若缺省则系统默认为1.在此情况下，最大极限范围为（1/n）*(xmax-xmin)
[X,Y]=fplot(fun,limits)	系统根据情况取定画图点，并将坐标轴返回到X,Y中。此命令不会绘制图形，只是取点。然而，用户可以通过函数plot(X,Y,...)进行绘图

例.利用fplot()函数绘图图形

>> fn=@(x)sin(x^2);

>> fplot(fn,[-2,2],':r*')

 

b.ezplot()函数和ezpolar()函数

格式	说明
ezplot(fun)	在系统默认区间[-2π，2π]范围绘制fun()函数的曲线图像
ezplot(fun,[mix,max])	在用户自定义的区间[min,max]内绘制fun()函数的曲线图像
ezplot(fun,[min,max],fig)	在用户指定的函数绘制窗口和自定义的区间[min,max]下，绘制fun()函数的曲线图像

例.利用ezplot()函数绘制的函数图形，利用ezpolar()函数绘制y=cos(t-2)/t的函数图形

>> syms t

>> y=(3*sin(2*t+1))/(4*exp((2*t)/3));

>> ezplot(y,[0,3*pi])

>> grid on

 

2.三维图形绘制

（1）曲线图绘制

格式	说明
plot3(X,Y,Z,’S’)	利用坐标值函数在三维图形框中绘制出相应的图形，’S’为绘图曲线性质，如线型、颜色和标记点等
plot3(X,Y,Z,’S’,’ProperyName’,Porperty Value)	利用坐标值函数在三维图形框中绘制出相应的图形，并对图形属性进行设置
h=plot3(X,Y,Z,’S’)	利用plot3函数绘制图形，同时返回图形句柄

例.利用plot3()函数绘制三维图形，其坐标为（cos(2t)sin(t),sin(2t),t）,并对所绘制的图形属性进行设置。

>> t=-1.1*pi:0.008*pi:1.1*pi;

>> plot3(cos(2*t).*sin(2*t),sin(2*t),t,'rp')

>> grid on

（2）网络图绘制

mesh(X,Y,Z):最常用的网络图调用形式，图形的颜色深浅与z的高度成正比。若X、Y均为向量，X、Y的长度分别为m、n,则矩阵Z的大小就为mXn；若X、Y为矩阵，则为网络线的交点。

mesh(Z):上一个表达式中的XY缺省时，若矩阵Z的大小为mXn,则X=1：n,Y=1:m,其余的同上。

mesh(X,Y,Z,C):最完整的网络图调用形式，以矩阵C来进行颜色设置，若XYZ均为矩阵，则其要求与C拥有相同的维度。

meshc():在网络线的下方绘制一个等值线图。

meshz():在网格线的周围绘制一个窗帘图

例.利用mesh()函数绘制peaks(35)函数图形

>> z=peaks(35);

>> mesh(z)

 

>> meshc(z)

 

 

（3）曲面图绘制

shading faceted:在绘制曲面是采用分层网络线，并填充默认值颜色

shading flat:表示平滑式颜色分布方式；去掉黑色线条，补片保持单一颜色。

shading interp:表示插补式颜色分布方式；同样去掉线条，但补片以插值加色。这种方式需要比分块和平滑更多的计算量。

例.使用surf()函数绘制peaks(35)函数图形

>> z=peaks(35);

>> surf(z)

 

>> shading flat

 

>> shading interp

 

（4）绘制等值线图

格式	说明
contour(z,s)	以z为等值线的数值绘图等值线图，s为等值线的属性，如线型、颜色等
contour(z,n)	按用户要求绘图等值线，n为所画等值线的条数，MATLAB会根据条数和函数值分配等值线的数值
contour(z,v)	按照向量v和函数值分配等值线数值间隔，并依次绘制等值线图
[c,h]=contour(z)	返回等值线图形的等值线向量c和等值线句柄

例.利用contour()函数绘制peaks(35)的等值线图

>> z=peaks(35);

>> mesh(z)

>> hold

Current plot held

>> contour3(z,4,'-k')

 

3.特别图形绘制

（1）区域图绘制

格式：area(X,Y,’PropertyName’,PropertyValue,)

其中，当X,Y均为行向量时，其结果等同于plot(X,Y);当X为行向量，Y为矩阵时，以X为横坐标绘制矩阵Y，每列累计数值为纵坐标绘制图形。当Y缺省时，默认Y为X的下标组成的行向量。

例.利用区域绘图函数area()绘制区域图，其中x=[24,45,48,56,48,64,41;45,85,82,52,90,52,37]、

y=[1,5,1,4,6,8,8;4,8,2,4,6,4,5]。

>> x=[24,45,48,56,48,64,41;45,85,82,52,90,52,37];

>> y=[1,5,1,4,6,8,8;4,8,2,4,6,4,5];

>> area(x,y)

 

（2）饼图绘制

pie(x):绘制向量x的饼图，向量x的每一个元素就是饼图中的一个扇形

pie(x,explode):explode和x是维度相同的矩阵，如果explode中有非零元素，x中对应的元素在饼图中的图形就会外移突出，加强强调

pie(x,labels):用labels来定义标识对应饼图扇形部分。当缺省时则为各部分所占百分比

例.在x=[24,84,40,152,80,54]情况下，利用pie()函数绘制饼图

>> x=[24,84,40,152,80,54];

>> pie(x)

 

（3）直方图和梯形图

格式：bar(X,Y,width,’style’)

其中，width用于设置直方图条形的相对宽度和条形之间的间距；style设置条形的形状类型，如group、stack和detached等。

例.利用直方图和梯形图表示数据y=sin(x)的分布情况，其中x=-pi:0.1pi:pi。

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> bar(x,0.5,'r')

 

>> stairs(y)

 

（4）矢量分布绘制

格式	说明
quiver(x,y,u,v)	使用（x,y）为指定点用箭头代表的矢量方向来绘制向量，u和v是对应的方向递增量。其中，x,y,u和v的维度必须是相同的
quiver(u,v,scale)	在默认的x-y的坐标系中绘制向量，u和v是对应的发现递增量.scale是用来设定向量图中的箭头长度

例.绘出x=-pi:0.1*pi:pi、y=sin(x)以及u=-1:0.1:1、cos(u)之间的矢量分布图

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> u=-1:0.1:1;

>> v=cos(u);

>> quiver(x,y)

 

>> quiver(x,y,u,v,0.8,'r')

 

（5）离散数据图绘制

格式	说明
stem(x)	绘制x的离散数据图，系统自动等间距绘制离散线
stem(x,y,’s’)	以x为横坐标，以y为纵坐标绘制离散点，并将离散点和横轴垂直连接。s为离散线的属性，如线型、颜色和点型

例.绘制y=sin(x)的离散数据图，其中x=-pi:0.1pi:pi

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> stem(y,':m*')

 

（6）误差线图形绘制

格式	说明
errorbar(x,y,e)	根据x,y绘制曲线，在每点处绘制上下误差值长度的误差条
errorbar(x,y,u,d)	根据x,y绘制曲线，在每点处绘制上误差值为、下误差值为的误差条
errorbar(...,’s’)	s为曲线属性，如线宽、标记点和颜色等

例.利用errorbar()函数绘制x=-pi:0.1pi:pi、y=sin(x),上误差为u=-1:0.1:1,下误差为v=cos(u)的误差图

>> x=-pi:0.1*pi:pi;

>> y=sin(x);

>> u=-1:0.1:1;

>> v=cos(u);

>> errorbar(x,y,u,v,'-r')

 

（7）伪色彩图绘制

格式	说明
pcolor(x)	绘制x为颜色矩阵的伪彩色图
pcolor(x,y,c)	在坐标系中的（x,y）点以颜色c为伪彩色矩阵绘制伪彩色图

(8)极坐标图形绘制

格式：polar(theta,rho,LineSpac)

其中，theta为角度，rho为半径，LineSpac为曲线属性，如颜色、线型和标记点

例.利用polar()函数绘制y=cos(2x)极坐标图，其中x=0:0.1:2pi

>> x=0:0.1:2*pi;

>> y=cos(2*x);

>> polar(x,y,'-m*')

 

4.图形处理

（1）图形标注

title(s):在图形的上部书写图名

xlabel(s):在横轴处书写横坐标标名

ylabel(s):在纵坐标处书写纵坐标标名

text(x,y,s):在（x,y)处书写字符注释

legend(s1,s2,...):在图形的右上角书写图例注释

例.利用标注方法对吐血进行标注.图形喂y1=exp(0.6.^x)-1.7;y2=sin(x*3),其中x=0:0.05:5

>> x=0:0.05:5;

>> y1=exp(0.6.^x)-1.7;

>> y2=sin(x*3);

>> plot(x,y1,x,y2,'m:')

>> xlabel('input:x','fontsize',20)

>> ylabel('output:y','fontsize',15)

>> legend('y1=exp(0.4.^x)-1.5','y2=sin(x*4)')

>> grid on

 

（2）坐标轴的控制

a.分隔线

grid on:在图形中画出分格线

grid off:在图形中不画不画分格线

box on:当前图形坐标呈现封闭状态

box off:当前图形坐标呈现开启状态

b.坐标轴控制

命令	说明	命令	说明
axis auto	坐标轴采用默认设置	axis equal	等长刻度横纵坐标系
axis ij	矩阵式坐标系	axis normal	缺省矩形坐标系
axis xy	普通直角坐标系	axis square	正方形坐标系
axis(V) V=[x1,x2,y1,y2] V=[x1,x2,y1,y2,z1,z2]	用户自定义坐标范围（二维三维均可）。其中，x1,x2为横轴的范围值，其他类似	axis tight	坐标范围由数据大小自动取定
		axis image	等长刻度横纵坐标系，且坐标框紧贴数据范围

 

（3）图形的打印和输出

a.图形输出命令print

命令	说明
print	将当前图形窗口的一个高分辨率图形复制发送至打印机。这要求将print命令分配给打印机
print filename	将当前图形窗口的图形复制保存到文件filename中
print(handle,’filename’)	将图形句柄和文件名复制发送至可以使用的打印机
[pcmd,dev]=printopt	将用户输入的命令和设备选择，返回str、dev。此时有可能要修改这个M文件

b.纸张方向控制命令

命令	说明
orient landscape	将下次的打印方向设置为landscape，即水平方向
orient portrait	将下次的打印方向设置为portait，即竖直方向
orient tall	将下次的打印方向设置喂竖直方向，并将打印纸设置为离边框0.25英寸的地方打印
orient	将当前的打印方向返回一个字符串中，并显示在命令框中

 

5.图形窗口

（1）图形窗口的创建与控制

窗口名	命令	操作
图形面板（Figure Palette)	figurepalette	选择【View】 【Figure Palette】命令
绘图浏览器（Plot Browser)	plotbrowser	选择【View】【Plot Browser】命令
属性编辑器（Property Editor)	propertyeditor	选择【View】 【Property Editor】命令

例：创建图形窗口，并打开各绘图窗口

>> figure

>> x=peaks(40);

>> surf(x)