计算机应用数学10-课件1(3).ppt

1、第第1010章章 数学软件数学软件MATLABMATLAB10.1 MATLAB10.1 MATLAB基础知识基础知识10.1.5 10.1.5 图形功能图形功能3Matlab图形绘制基础图形绘制基础 Matlab具有大量简单、灵活、易用具有大量简单、灵活、易用的二维和三维图形命令，使用户十分的二维和三维图形命令，使用户十分方便的实现数据的可视化。方便的实现数据的可视化。v准备数据准备数据v选择合适的绘制图形函数选择合适的绘制图形函数v选择窗口和位置选择窗口和位置v编辑图形标注和说明编辑图形标注和说明v输出或者保存图形输出或者保存图形4Matlab图形绘制基础图形绘制基础-二维绘图二维绘图v二

2、维绘图二维绘图函函 数数 名名功功 能能 描描 述述plot在在x轴和轴和y轴都按线性比例绘制二维图形轴都按线性比例绘制二维图形loglog在在x轴和轴和y轴按对数比例绘制二维图形轴按对数比例绘制二维图形semilogx在在x轴按对数比例，轴按对数比例，y轴按线性比例绘制二维轴按线性比例绘制二维图形图形semilogy在在y轴按对数比例，轴按对数比例，x轴按线性比例绘制二维轴按线性比例绘制二维图形图形5二维绘图二维绘图-plot的用法的用法vplot(Y):n如果 向量Y中元素为实数，则绘制以Y的元素值为纵坐标，Y的下标为横坐标的连续折线图。n如果向量Y的元素为复数，则实部为横坐标，虚部为纵坐

3、标。二维绘图二维绘图-plot的用法的用法vplot(X,Y)n以向量X的元素值为横坐标，向量Y的元素值为纵坐标绘制线性图。n如果X和Y是同维矩阵，则以矩阵X和Y的对应列向量绘制线性图。二维绘图二维绘图-plot的用法的用法vplot(X1,Y1,lineStyle,X2,Y2,lineStyle,)将多个线图放在一个图形框中，并规定每条线的线型，如实线、虚线、点划线等，默认情况为实线，标记点类型，如圆点、星号，以及线的颜色，如红、黄。常用线型、色彩、标记类型常用线型、色彩、标记类型线条颜色线条颜色含含 义义标记标记 点点 型型含含 义义线线 型型含含 义义b蓝色蓝色.点点-实线实线g 绿色绿

4、色xX符号符号:点线点线r 红色红色+号号-.点划线点划线c 篮绿色篮绿色*星号星号-虚线虚线m 紫红色紫红色s方形方形(空白空白)不画线不画线y 黄色黄色d菱形菱形w白色白色p五角形五角形k 黑色黑色h六角星形六角星形二维绘图二维绘图-plot的用法的用法vplot(X1,Y1,lineStyle,Property Name,Property Value,)对线条的属性值进行赋值，属性有：线宽对线条的属性值进行赋值，属性有：线宽（LineWidthLineWidth）、标记点边缘颜色（）、标记点边缘颜色（MarkerEdgeColorMarkerEdgeColor）、）、标记点填充颜色（标记

5、点填充颜色（MarkerFaceColorMarkerFaceColor）、标记点大小）、标记点大小（MarkerSizeMarkerSize）等。）等。10二维绘图二维绘图-句柄句柄vH=plot()n返回图像的句柄，相当于图像的标示码。set(h,PropertyName,PropertyValue,)get(h,PropertyName,PropertyValue,)11二维绘图二维绘图-loglog的用法的用法vloglog(Y)vloglog(X,Y)vloglog(X1,Y1,LineStyle,PropertyName,PropertyValue)v类似还有类似还有semilog

6、x,semilogy12绘制多个图形绘制多个图形-subplotvsubplot(m,n,p)or subplot(mnp)将图形窗口分解成m*n 块，并设置第p块为当前绘图窗口。13图形注释图形注释v标题标题 v坐标轴的标注坐标轴的标注 v文本标注文本标注v图例的添加图例的添加 图形注释图形注释v标题标题title(text)v坐标轴的标注坐标轴的标注xlabel(text)、ylabel、zlabelv文本标注文本标注text(x,y,string)gtextv图例标注图例标注legend(string1,string2,)v设定轴设定轴axis(xmin xmax ymin ymax)1

7、5图形注释图形注释-坐标轴和图例坐标轴和图例坐标轴命令坐标轴命令含含 义义图例命令图例命令含含 义义axis normal默认坐标轴默认坐标轴legend(off)删除图例删除图例axis square正方形坐标轴正方形坐标轴legend(show)显示图例显示图例axis off 取消坐标轴取消坐标轴legend(boxoff)移除图例边移除图例边框框axis on打开坐标轴打开坐标轴legend(boxon)显示图例边显示图例边框框16二维绘图二维绘图-举例举例 今有一组实验数据今有一组实验数据x=0 1 2 3 4 5 6 7,y=0 0.64 0.87 0.93 0.96 0.98 0

8、.99 1.01，使用，使用4阶多项式拟合，并划出实际元素值阶多项式拟合，并划出实际元素值和拟合曲线。和拟合曲线。plot(x,y,r plot(x,y,r*,x,y2,x,y2,k-)k-)xlabel(x);xlabel(x);ylabel(y);ylabel(y);title(using polyfit);title(using polyfit);legend(testdata,fit curve);legend(testdata,fit curve);17三维绘图三维绘图-plot3函数函数vPlot3(X,Y,Z)nX,Y,Z必须是相同长度或者大小的向量或者矩阵18三维绘图三维绘图-

9、三维网格图三维网格图v网格图网格图 将观察范围内的x,y平面设置成均匀分布的网格，在网格的交叉点取z轴的点，z=f(x,y),随后将相邻的空间点用线连起来，则构成四边形的单元网格，网格线的颜色随Z的高度而变化。nmesh(X,Y,Z)nmeshc(X,Y,Z)：带有等高线nmeshz(X,Y,Z)：带有门帘线nh=mesh()19三维绘图三维绘图-三维网格图三维网格图v网格数组网格数组n用meshgrid为三维绘图产生X,Y数组nX,Y=meshgrid(vx,vy)nX,Y=meshgrid(vx)相当于X,Y=meshgrid(vx,vx)y=y=10 10 10 10 10 10 12

10、12 12 12 12 12 14 14 14 14 14 14 16 16 16 16 16 1620三维绘图三维绘图-三维网格图三维网格图v例：已知一维方程式例：已知一维方程式z=exp(-x2-y2),求三维网格求三维网格图。图。v如果方程式如果方程式z=exp(-x2-y2)sinx呢？呢？21三维绘图三维绘图-三维表面图三维表面图v三维表面图的网格线和网格单元都随三维表面图的网格线和网格单元都随着着z轴坐标的高度而改变，立体感更强。轴坐标的高度而改变，立体感更强。nsurf(Z)nsurf(X,Y,Z)nsurfc(X,Y,Z)nh=surf(X,Y,Z)其中Z为矩阵，X,Y为坐标向

11、量或与Z同维的矩阵。如果m，n=size(Z),注：若X和Y为向量，则X的向量的长度为n,Y的向量长度为m22三维绘图三维绘图-三维表面图三维表面图vsurf(Z)ylabel(ylabel(Y Y););zlabel(zlabel(Z Z););矩阵矩阵Z的行、列下的行、列下标值为表面图网标值为表面图网格线交点的刻度格线交点的刻度值。值。23三维绘图三维绘图-三维表面图三维表面图vsurface(X,Y,Z):X,Y为矩阵为矩阵 例：已知三维函数z=exp(-(0.15*x)2-(0.15*y)2)sinxsiny,求三维表面图，并带有等高线24三维绘图三维绘图-三维表面图三维表面图vsur

12、f(X,Y,Z)：X,Y为向量为向量 25三维图像控制三维图像控制-色图色图 在在Matlab中，一般绘图函数都用色图来控制用中，一般绘图函数都用色图来控制用色，图形对象色图的改变由色，图形对象色图的改变由colormap函数实现，函数实现，色图是一个色图是一个m*3维的数组，元素为维的数组，元素为0和和1之间的之间的实数值，第实数值，第k行表示第行表示第k种颜色。种颜色。map(k,:)=rk,gk,bk 分别对应第分别对应第k种颜色种颜色的红、绿、蓝三个的红、绿、蓝三个 分量分量 该函数调用格式如下：该函数调用格式如下：vcolormap(map)vcolormap(default)col

13、ormap(map2)colormap(map2)colormap(jet)colormap(jet)26三维图像控制三维图像控制-色图色图色彩函数色彩函数含含 义义色彩函数色彩函数含含 义义hsv色彩饱和值，颜色由红色开始，色彩饱和值，颜色由红色开始，然后黄色、绿色、青色、蓝色、然后黄色、绿色、青色、蓝色、洋红、最后又是红色洋红、最后又是红色autumn由红色向桔黄色、由红色向桔黄色、黄色过渡黄色过渡hot在黑色、红色、桔红色、黄在黑色、红色、桔红色、黄色和白色之间平滑过渡色和白色之间平滑过渡bone灰色的色图，具有灰色的色图，具有较深的蓝色较深的蓝色jet Hsv的一种变形，以蓝色开的一种

14、变形，以蓝色开始和结束始和结束cool由青色和洋红组成由青色和洋红组成的阴暗颜色的阴暗颜色 flag由红、白、蓝、灰组成。由红、白、蓝、灰组成。copper黑色和古铜色之间黑色和古铜色之间平滑过渡平滑过渡27三维图像控制三维图像控制-灯光效果灯光效果 Matlab中提供了一系列的函数对光中提供了一系列的函数对光源定位并改变光照对象的特征。源定位并改变光照对象的特征。camlight 在摄像轴上创建或移动一个灯光对象。在摄像轴上创建或移动一个灯光对象。该指令调用格式如下：该指令调用格式如下：n camlight headlightn camlight rightn camlight leftn

15、camlight(az,el)28特殊图形绘制特殊图形绘制v面积图面积图v条形图条形图v柄状图柄状图v散点图散点图v直方图直方图v饼图饼图29特殊图形绘制特殊图形绘制-面积图面积图varea(Y)n如果Y是向量，则绘制Y的下标和Y元素值的折线，并对这条折线与X轴之间的区域填充n如果Y是矩阵，依次以Y的列向量绘制曲线，每次加上上次的数据值素值的折线，并对相邻折线之间的区域填充varea(X,Y)绘制对应X值的Y数据值，如果X是向量，X与Y的长度必须相同并且X具有单调性。如果X是矩阵，X与Y的大小一样，且X每列的值具有单调性。30特殊图形绘制特殊图形绘制-条形图条形图vbar(Y)n如果Y是向量，

16、则绘制Y的下标和Y元素值的条形n如果Y是矩阵，依次以Y的列向量绘制条形vbar(X,Y)n与area(X,Y)同理vbar(,width)n设置条宽vbar(,style)n显示风格，stacked,groupedvbarh 水平显示水平显示特殊图形绘制特殊图形绘制-散点图散点图 在科学和工程计算中，散在科学和工程计算中，散点图用于大量数据分布情点图用于大量数据分布情形的统计分析，以便寻求形的统计分析，以便寻求数据的统计分布规律，散数据的统计分布规律，散点图中的散点一般用圆圈点图中的散点一般用圆圈标记。标记。vscatter(X,Y)在向量X和Y值决定的坐标下绘制圆形标记，与plot(X,Y)

17、非常相似 vscatter(X,Y,S,C)S表示标记圆圈的大小，C用来定义每个圆形标记的颜色，S和C为向量时与X,Y大小一致。特殊图形绘制特殊图形绘制-直方图直方图v一组矩阵条反应数一组矩阵条反应数据的分布形式情况据的分布形式情况nHist(Y)n将Y中的元素值均匀分为10块，直方图的高度表示每一部分元素的个数。当Y是矩阵时，对每一列绘制一个直方图nHist(Y,X)nX为向量，则创建length(X)个区域，每个区域中心对应于X各元素所在的位置特殊图形绘制特殊图形绘制-饼图饼图 显示数据元素在总体中所占的百分比情况显示数据元素在总体中所占的百分比情况vpie(X)n如果向量X中的元素和大于

18、1，则绘制X中各元素占总和的百分比n如果X中的元素和小于1，直接绘制X中的元素值作为其所占份额vpie(X,explode)n设定饼图中切片的分离情况，explode与X的大小一致，非零元素就对应着分离的切片vpie(X,labels)n给每块饼起名，labels与X同维的单元数组，且元素只能字符串。特殊图形绘制特殊图形绘制-饼图饼图作业作业v6、在、在1-12的的11小时内，每隔小时内，每隔1小时测量一次温小时测量一次温度，测得的温度依次为：度，测得的温度依次为：5，8，9，15，25，29，31，30，22，25，27，24。采用。采用4阶多项式拟阶多项式拟合数据，并绘制拟合曲线和实际测试

19、点的对比图。合数据，并绘制拟合曲线和实际测试点的对比图。v7、已知、已知y=exp(-x2)（sinx+cosx),当测试点当测试点X1=-,-3/4,-/2,-/4,0,/4,/2,3/4,时，时，Y1的值为的值为-0.0001 -0.0055 -0.0848 0.0000 1.0000 0.7632 0.0848 0.0000 -0.0001，使用线性插值、，使用线性插值、邻近插值、三次样条插值、立方插值对其估算在邻近插值、三次样条插值、立方插值对其估算在X2=0:/18:时的时的Y2值，判断误差最小的插值，判断误差最小的插值方法，绘制各插值曲线与实际曲线的对比示意图，值方法，绘制各插值曲线与实际曲线的对比示意图，标记插值点，并绘制误差分布的直方图。标记插值点，并绘制误差分布的直方图。作业作业v8、绘制函数、绘制函数z=exp(-x2-y2)sin2x的三维网格图、的三维网格图、表面图，改变其默认的视角、颜色、增加光照（可随表面图，改变其默认的视角、颜色、增加光照（可随意）意）。v9、某三口之家，月收入、某三口之家，月收入5500元。开支如下：元。开支如下：1）住房还贷：22002）饮食费用：15003）文教费：6004）医药费：2005）交通费：3006）储蓄：700绘制饼图，将最大开支从饼图中分离出来。