matlab—进阶绘图

十、进阶绘图

10.1 Logarithm Plots

这里我们要讲的是画一些与对数（log）有关的图像，这里的log，既可以是图像是log，又可以是坐标轴是log，我们接下来用一个例子来说明

图10-1 示例1

我们首先看到第一个函数logspace(a,b,c)，这个函数的作用与linspace()差不多，这个函数的作用是创建一个以10^a为起始，10^b为终止，中间被等分成c个的数据数组，所以x = [10^-1,10^1]，那么y = [10^-2,10^2]

重点主要放在semilogx()、semilogy()、loglog()这三个函数上，他们的作用见下表

10.2 plotyy()

我们有时候在一张图上花了两条曲线，但是这两条曲线如果对应的y的值域不一样，那该怎么办呢？这里就有一个函数plotyy()，这个函数可以在一个图上做出两个y轴，下面给出示例

图10-2 plotyy函数

这里有一些比较陌生的知识，之前没讲到过，大家下去了解，我在这就不讲了，大家只需要掌握前四行代码即可

10.3 Histogram

先给出示例

图10-3 hist函数

首先是第一行的randn函数，这个函数的的作用是产生正态分布的随机数或矩阵，其调用格式为：randn(m,n)，返回一个m*n的满足正态分布的矩阵，这里既然讲到了randn函数，下面我就给出个表，把与它类似的函数的用法都给出来

讲完了randn函数，我们往下看，进入本节的主要函数hist，其调用格式为：his(y,nbins)，将向量y等分到nbins个等间隔范围内，并返回每个范围内元素的个数

10.4 bar

matlab中bar函数的作用是绘制直方图，常用于统计或数据采集，它共有四种形式：bar、bar3、barh、bar3h，其中bar和bar3分别用来绘制二维和三维竖直方图，barh和bar3h分别用来绘制二维和三位水平直方图，其调用格式为：bar(x,y)，其中x必须单调递增或递减，y为m*n的矩阵，产生的结果为m组，每组n个垂直柱。bar(...,’grouped’)，使同一组直方条紧紧靠在一起。bar(...,’stack’)，把同一组数据描述在一个直方条上，下面给出示例

图10-4 bar函数

10.5 Pie Charts

pie函数用于描绘圆饼图

10.5.1pie(x)

利用向量x中的数据描绘饼图

示例：

图10-5 pie函数

注意，x中的数据被看作频数，饼图中的比例：x[i]/sum(x)，当x中所有元素的元素和sum(x)<1时，图形不是一个整圆，例如x = [0.1,0.2,0.3]时，得到

图10-6 示例2

10.5.2 pie(x,{‘...’,’...’,’...’})

x的意义同上，’...’是标注，示例：

图10-7 示例3

10.5.3 pie3

pie3用于描绘三维饼图，示例：

图10-8 pie3函数

10.6 Polar chart

polar可用于描绘极坐标图像，其调用格式为：polar(theta,rho);，其中theta是用弧度制表示的角度，rho是对应的半径，下面我们给出一个示例

图10-9 polar函数

10.7 stairs and stem charts

stairs和stem两个函数的用法与plot函数类似，只不过这两个，一个是画阶梯图，另个是画针状图，我以简单的sin函数为例，用这两个函数做出它的图像

图10-10 stairs and stem

10.8 errorbar

errorbar顾名思义，就是指有误差范围的，其调用格式为：errorbar(x,y,l,u)，x是自变量，y是因变量，l是y的变动下限，u是y的变动上限，或者errorbar(x,y,e)，e是y的变动绝对值，举个例子

图10-11 errorbar函数

10.9 fill

fil(x1,y1,选项1，x2,y2,选项2，······)按向量元素的下标渐增次序依次用直线段连接x,y对应元素定义的数据点。假如这样连线所得的折线不封闭，那MATLAB会自动将折线首尾连接起来，形成封闭多边形。然后在多边形内部涂满指定颜色，下面给出示例

图10-12 fill函数

10.10 plot3

三维曲线函数plot3，其调用格式为：plot(x,y,z,’style’);，x，y，z分别对应三个坐标轴，style可以是线的颜色，风格样式，下面给出示例

图10-13 plot3函数

10.11 meshgrid

我们上面讲的3d画图的方法是关于线的，那如果我们想画一个与能呈现出面的图，就要用到meshgrid函数，其调用格式为：[x,y] = meshgrid(x,y);由向量x和y生成二维数组，用来计算二元函数f(x,y)的值z=f(x,y)

10.11.1 三维网格图

mesh(x,y,z)：绘制由数组X,Y,Z所确定的曲面网格图，X,Y,Z 都为二维数组时，要求它们的维数相同。X,Y 也可以是向量，但 Z 必须为二维数组， [m,n] = size(Z)，此时必须满足：length(X) = n 且 length(Y) = m

mesh(z)：相当于X = 1:n ，Y = 1:m，其中 [m,n] = size(Z)

mesh(...,C)：二维数组C确定网格颜色，省略C时相当于 C=Z

mesh(...,'PropertyName',PropertyValue,...)：设置属性值

示例：

图10-14 mesh函数

图10-15 hidden off

这里我多加了个hidden off，这个命令是使每个四边形区域不填充任何颜色，是空的，这样就可以看到后面的图像

meshz(X,Y,Z)：调用方式与mesh相同，在mesh的基础上屏蔽边界面

示例：

图10-16 meshz函数

meshc(X,Y,Z)：调用方式与mesh相同，在mesh的基础上增加等高线

示例：

图10-17 meshc函数

10.11.2 等值线图

contour是等高线绘制函数，其调用格式为：

contour(z)，根据矩阵z画出等高线，z是以x,y为平面的高度，z必须是一个至少二维的矩阵，x,y轴的范围是[1,n]和[1,m]，[m,n] = size(z)

contour(z,n)，用n条水平线来绘制z的等高线

contour(z,v)，是以向量v中的数据来绘制矩阵z的等高线，等高线的个数等于向量v的长度

示例：

图10-18 contour函数

10.11.3 三维表面图

surf(Z)：相当于X = 1:n ，Y = 1:m，其中 [m,n] = size(Z)

surf(Z,C)：二维数组C确定网格颜色，省略C时相当于 C=Z

surf(...,'PropertyName',PropertyValue)：设置属性值

示例：

图10-19 surf函数

surfc(X,Y,Z)：调用方式与surf相同，在surf的基础上增加等高线

示例：

图10-20 surfc函数

10.11.4 绘制一些常见的三维表面

(1)先根据x,y,z矩阵确定网格点

(2)用网格线连接在同一行中的网格点

(3)用网格线连接在同一列中的网格点

(4)用颜色数组C确定网格线（面）的颜色

1. 用surf()绘制四边形平面

绘图思路：把四个定点分成2行2列，将相应的坐标放进x,y,z矩阵即可，同理，对2n边形，可将2n个顶点分成2行n列或n行2列进行处理

示例：

图10-21 示例4

2. 用surf()绘制三角形平面

绘图思路：想象一下，有两个A点，只不过他们完全重合，这样就有四个顶点了，可以分成2行2列，将相应的坐标放进x，y，z矩阵即可绘制

示例：

图10-22 示例5

3. 绘制一个长方体表面图（共六个面）

图10-23 示例6

4. 一些特殊图形的绘制

图10-24 示例7

图10-25 示8

图10-26 示例9

图10-27 示例10

10.12 cylinder

matlab为我们提供了绘制柱面的函数cylinder，其调用格式为：

[x,y,z] = cylinder，返回半径为1、高度为1的圆柱面x,y,z轴的坐标值，圆柱面有20个距离相同的的点

[x,y,z] = cylinder(r)，返回半径为r，高度为1的柱面的x,y,z轴的坐标值，柱面有20个距离相同的点

[x,y,z] = cylinder(r,n)，返回半径为r，高度为1的柱面的x,y,z轴的坐标值，柱面有n个距离相同的点

示例：

图10-28 cylinder函数

10.13 sphere

matlab为我们提供了绘制球面的函数sphere，其调用格式为：

sphere，生成三位直角坐标系中的单位球体，该单位球体有20*20个面

sphere(n)，在当前坐标系中画出有n*n个面的球体

示例：

图10-29 sphere函数

10.14 ellipsoid

matlab为我们提供了绘制椭球面的函数ellipsoid，其调用格式为：

[x,y,z] = ellipsoid(xc,yc,zc,a,b,c,n)，返回绘图数据，x,y,z均为(n+1)*(n+1)的二维数组

[x,y,z] = ellipsoid(xc,yc,zc,a,b,c)，返回绘图数据，n = 20

示例：

图10-30 ellipsoid函数