Matlab 描画チュートリアル シリーズ - Matlab 34 描画関数の例 (パート 2)

Matlab 描画チュートリアル シリーズ: 高品質の科学チャートの描画と最適化を明らかにする

パート 1: はじめに

1.1 はじめに

このチュートリアルの目的と範囲について

Matlab プロット ガイドへようこそ! このチュートリアルの目標は、描画初心者から Matlab 描画マスターに変身できるように支援することです。あなたが科学研究者、学生、またはデータ視覚化に興味のある愛好家であっても、このチュートリアルでは、論文やレポートで図を目立たせる高品質の科学図を描くためのヒントと戦略を明らかにします。

科学研究における Matlab 描画の重要性

なぜ描画ツールとして Matlab を選ぶのかと疑問に思われるかもしれません。良い質問！Matlab 描画は強力かつ柔軟であり、科学研究の分野で広く使用されています。適切に描かれた図を使用すると、データと結果をより適切に提示でき、研究の説得力と影響力が高まります。したがって、Matlab の描画スキルを習得することは、科学研究の道におけるあなたの右腕となるでしょう。

1.2 準備

Matlab とそのツールボックスをインストールする

描画作業を開始する前に、まず Matlab とその必要なツールボックスが正常にインストールされていることを確認します。Matlab をまだインストールしていない場合でも、心配する必要はありません。MathWorks 公式 Web サイトでは、ダウンロードとインストールのガイドが提供されます。

1.3 Matlab の 34 個の描画関数の例 (パート 2)

Matlab は、データの視覚化に優れた強力な科学計算ソフトウェアおよびプログラミング言語です。Matlab は、ユーザーが高品質の 2 次元および 3 次元グラフィックスを作成し、さまざまなカスタマイズや対話型操作を実行できるようにするさまざまな描画機能とツールを提供します。

リボン関数: ストリップ チャートを描画する

% 创建数据
x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);

% 绘制带状图
ribbon(x, y);

% 添加标题和标签
title('Ribbon Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');

% 添加颜色栏
colorbar;

極ヒストグラム関数: 極ヒストグラムを描画します。

% 创建数据
theta = 0:0.1:2*pi;
data = 1/2*theta;

% 绘制极坐标直方图
polarhistogram(theta, data, 'LineWidth', 1.5);

% 添加标题
title('Polar Histogram');

contour3関数: 3次元等高線図を描画します。

% 创建数据
x = -2:0.2:2;
y = -2:0.2:2;
[X, Y] = meshgrid(x, y);
Z = X.^2 + Y.^2;

% 绘制三维等高线图
contour3(X, Y, Z);

% 添加标题和标签
title('3D Contour Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

% 添加颜色栏
colorbar;

cancel3 関数: 3 次元の散布図を描画します。

% 创建数据
x = randn(100, 1);
y = randn(100, 1);
z = randn(100, 1);

% 绘制三维散点图
scatter3(x, y, z, 'filled');

% 添加标题和标签
title('3D Scatter Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

% 添加网格
grid on;

パレート関数: パレート図を描く

% 创建数据
categories = {
    
    'Category A', 'Category B', 'Category C', 'Category D'};
values = [20 30 15 35];

% 绘制帕累托图
pareto(values, categories);

% 添加标题和标签
title('Pareto Chart');
xlabel('Categories');
ylabel('Values');

散布図関数: 散布図とヒストグラムの組み合わせを描画します。

% 创建数据
x = randn(1000, 1);
y = randn(1000, 1);

% 绘制散点图和直方图组合图
scatterhist(x, y, 'Marker', 'o', 'MarkerSize', 6);

% 添加标题和标签
title('Scatterhist Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');

bar3 関数: 3 次元ヒストグラムを描画します。

% 创建数据
x = 1:5;
y = 1:6;
data = rand(6, 5);

% 绘制三维柱状图
bar3(x, data);

% 添加标题和标签
title('3D Bar Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Data');

% 添加颜色栏
colorbar;

pie3 関数: 3 次元の円グラフを描画します。

% 创建数据
data = [25 15 10 20 30];

% 绘制三维饼图
pie3(data);

% 添加标题
title('3D Pie Chart');

コンパス機能: 極矢印グラフを描画します。

% 创建数据
theta = 0:pi/4:2*pi;
r = ones(size(theta));

% 绘制极坐标箭头图
compass(r, theta);

% 设置箭头长度
h = findobj(gca, 'Type', 'line');
set(h, 'MarkerSize', 8);

wordcloud関数:ワードクラウドグラフを描画します

% 创建数据
words = {
    
    'apple', 'banana', 'orange', 'grape', 'watermelon', 'pineapple'};
counts = [10, 5, 8, 12, 6, 9];

% 绘制词云图
wordcloud(words, counts);

% 添加标题
title('Word Cloud');

Parallelplot関数:平行座標プロットを描画します。

% 创建数据
data = randn(100, 5);

% 绘制平行坐标图
parallelplot(data, 'LineWidth', 1.5);

% 添加标题和标签
title('Parallel Coordinate Plot');
xlabel('Variables');
ylabel('Values');

スパイダープロット関数: スパイダーウェブ図を描画する

% 创建数据
categories = {
    
    'Category A', 'Category B', 'Category C', 'Category D'};
data = [0.6, 0.8, 0.5, 0.7];

% 绘制蛛网图
spiderplot(categories, data, 'Marker', 'o', 'LineWidth', 1.5);

% 添加标题
title('Spider Plot');

bode 関数: 周波数応答グラフを描画する

% 创建系统传递函数
num = [1];
den = [1, 1, 1];
sys = tf(num, den);

% 绘制频率响应图
bode(sys);

% 添加标题
title('Bode Plot');

geoplot 関数: 地理座標マップを描画します

% 创建地理数据
lat = [40.7128, 34.0522, 51.5074];
lon = [-74.0060, -118.2437, -0.1278];

% 绘制地理坐标图
geoplot(lat, lon, 'o', 'MarkerSize', 10);

% 添加标题
title('Geographic Plot');

Comet3機能：3次元の彗星の軌道図を描く

绘制三维彗星轨迹图
% 创建数据
t = linspace(0, 10*pi, 1000);
x = sin(t);
y = cos(t);
z = t;

% 绘制三维彗星轨迹图
comet3(x, y, z);

% 添加标题和标签
title('Comet 3D Plot');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

% 创建动画帧并保存为GIF
filename = 'comet3_animation.gif';
for i = 1:length(t)
    % 在每个时间步骤处绘制当前位置的点
    hold on;
    plot3(x(i), y(i), z(i), 'ro', 'MarkerSize', 5);
    
    % 设置坐标轴范围
    xlim([-1.5 1.5]);
    ylim([-1.5 1.5]);
    zlim([0 max(z)]);
    
    % 每个时间步骤的绘图都会被捕获并写入GIF文件
    frame = getframe(gcf);
    im = frame2im(frame);
    [imind, cm] = rgb2ind(im, 256);
    if i == 1
        % 如果是第一帧，则创建新的GIF文件
        imwrite(imind, cm, filename, 'gif', 'Loopcount', inf, 'DelayTime', 0.05);
    else
        % 如果不是第一帧，则追加到现有的GIF文件中
        imwrite(imind, cm, filename, 'gif', 'WriteMode', 'append', 'DelayTime', 0.05);
    end
    
    % 在下一帧绘制之前清除当前位置的点
    cla;
end

disp('动画保存成功！');

[外部リンク画像の転送に失敗しました。ソース サイトにはリーチ防止メカニズムがある可能性があります。画像を保存して直接アップロードすることをお勧めします (img-jJyJRmmS-1688491223594)(https://mweb-1307664364.cos.ap- chengdu.myqcloud.com/2023 /07/05/comet3animation1.gif)]

quiver3 関数: 3 次元ベクトル場図を描画する

% 创建数据
[x, y, z] = meshgrid(-2:0.5:2, -2:0.5:2, -2:0.5:2);
u = cos(x).*sin(y).*cos(z);
v = sin(x).*cos(y).*sin(z);
w = cos(x).*cos(y).*sin(z);

% 绘制三维矢量场图
quiver3(x, y, z, u, v, w);

% 添加标题和标签
title('3D Vector Field');
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');

樹状図関数: 樹状図を描画します。

% 创建数据
Z = linkage(rand(10, 3), 'ward');

% 绘制树状图
dendrogram(Z);

% 添加标题
title('Dendrogram');

スパイ関数: 疎行列グラフを描画する

% 创建稀疏矩阵
A = sparse(eye(5));

% 绘制稀疏矩阵图
spy(A);

% 添加标题
title('Sparse Matrix Plot');

これらは、Matlab でより一般的に使用される基本的なプロット関数のサンプル コードと関連コメントです。これらのコード例は、以前に提供した例との重複を避けることに注意してください。特定のニーズに合わせて、必要に応じてこれらのコードを自由に変更および適合させることができます。

1.4 カスタマイズと相互運用性

Matlab は、ユーザーがグラフィック スタイル、色、軸ラベル、凡例などをカスタマイズできるようにする豊富なオプションと機能を提供します。さらに、Matlab のグラフィックス ウィンドウは、ユーザーがグラフィックスの閲覧や操作を容易にするために、ズーム、回転、移動機能などの対話型ツールも提供します。

1.5 結論

Matlab は、科学研究やデータ視覚化のさまざまなニーズを満たす、豊富で柔軟な描画機能を提供します。基本的なグラフを描画し、グラフのプロパティをカスタマイズし、より高度な描画テクニックを使用することで、データと結果を明確かつエレガントな方法で表示する印象的なグラフを作成できます。

次のセクションでは、Matlab プロットのさまざまな側面をさらに詳しく調査し、いくつかの高度なテクニックと実用的なヒントを取り上げます。乞うご期待！