1、20:1420:141第四章第四章 matlab绘图及绘图及GUI设计设计20:1420:142内容内容4.1 二维曲线的绘制二维曲线的绘制4.2 MATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制 4.3 MATLAB的特殊图形绘制的特殊图形绘制4.4 图形窗口的功能图形窗口的功能4.5 对话框对话框 4.6 句柄图形句柄图形 4.7 用户图形界面设计用户图形界面设计20:1420:1434.1 二维曲线的绘制二维曲线的绘制4.1.1基本绘图命令基本绘图命令nplot命令命令是是MATLAB中最简单而且使用最广泛的中最简单而且使用最广泛的一个绘图命令，用来绘制二维曲线。一个绘图命令，用来绘制二维曲线。
2、语法：语法：nplot(x) %绘制以绘制以x为为纵坐标纵坐标的二维曲线的二维曲线nplot(x,y) %绘制以绘制以x为横坐标为横坐标y为纵坐标的二维为纵坐标的二维曲线曲线说明：说明：x和和y可以是可以是向量向量或或矩阵矩阵。20:1420:1441. plot(x) 绘制绘制x向量向量曲线曲线n当当x是长度为是长度为n的数值向量时的数值向量时纵坐标纵坐标:向量向量x横坐标横坐标1:n(系统自动生成系统自动生成)。nplot(x)命令命令顺序地用直线段连接各点，生成一条顺序地用直线段连接各点，生成一条折线折线，当向量的元，当向量的元素充分多时，可以得到一条光滑的曲线。素充分多时，可以得到一条
3、光滑的曲线。20:1420:145例例4.1 用用plot(x)命令画直线命令画直线x1=1 2 3plot(x1)x2=0 1 0plot(x2) (b) x2曲线曲线图图4.1 (a) x1曲线曲线20:1420:1462. plot(x,y) 绘制绘制向量向量x和和y的曲线的曲线n当参数当参数x和和y都是长度为都是长度为n的向量，的向量，x、y的长度必须相等，的长度必须相等，plot(x,y)命令绘制命令绘制纵坐标纵坐标为为向量向量y横坐标为向量横坐标为向量x的曲线。的曲线。n例例4.2 绘制正弦曲线绘制正弦曲线y=sin(x)和方波曲线，如图和方波曲线，如图4.2所示。所示。x1=0:
4、0.1:2*pi;y1=sin(x1); plot(x1,y1)x2=0 1 1 2 2 3 ;y2=1 1 0 0 1 1 ;plot(x2,y2)axis(0 4 0 2) 图图4.2 (a) 正弦曲线正弦曲线 (b) 方波曲线方波曲线20:1420:1473. plot(x) 绘制绘制矩阵矩阵x的曲线的曲线n当当x是一个是一个mn的矩阵，的矩阵，plot(x)命令为矩阵的命令为矩阵的每一列画出一条线，每一列画出一条线，共共n条曲线条曲线，各曲线自动用，各曲线自动用不同颜色显示；每条线的横坐标为向量不同颜色显示；每条线的横坐标为向量1:m。例例4.3 矩阵图形的绘制，如图矩阵图形的绘制，如
5、图4.3所示。所示。x1=1 2 3;4 5 6; plot(x1)x2=peaks; %产生一个产生一个49*49的矩阵的矩阵plot(x2)图图4.3 (a) x1曲线曲线 (b) x2曲线曲线20:1420:1484. plot(x,y)绘制绘制混合式混合式曲线曲线当当plot(x,y) 中中x和和y是向量或矩阵时，有几种情况：是向量或矩阵时，有几种情况：n若若x是是向量向量,y是是矩阵矩阵,x的长度的长度=y的行或列数。的行或列数。x长度长度=y行数行数，则向量，则向量x与矩阵与矩阵y的的每每列列向量向量对应画一对应画一条曲线；条曲线；x的长度的长度=y的的列数列数相等，向量相等，向量
6、x与与y的的每每行行向量向量画一条画一条曲线，曲线，若若y是是方阵方阵，则向量，则向量x与矩阵与矩阵y的的每每列列向量向量画一条曲线；画一条曲线；n若若x是矩阵，是矩阵，y是向量，则是向量，则y的长度的长度=x的行数或列的行数或列数，绘制的方法与前一种数，绘制的方法与前一种相似相似；n若若x和和y都是矩阵，则大小必须相同，矩阵都是矩阵，则大小必须相同，矩阵x的每的每列和列和y的的每列每列画一条曲线。画一条曲线。20:1420:149例例4.4 混合式图形的绘制混合式图形的绘制x1=1 2 3;y1=1 2 3;4 5 6plot(x1,y1) %长度与列相等长度与列相等y2=1 2 ;3 4;
7、 5 6plot(x1,y2) %长度与行相等长度与行相等plot(y1,x1)plot(y2,x1)x2=1 1 1;2 2 2plot(x2,y1) %长度与行列相等长度与行列相等20:1420:14105. plot(z)绘制绘制复向量复向量曲线曲线nplot(z)中的参数中的参数z为复向量时，为复向量时，plot(z)和和plot(real(z),imag(z)是等效的，以是等效的，以实部实部为为横坐标横坐标，虚部虚部为为纵坐标。纵坐标。例例4.4续续 下面程序画出的曲线和图下面程序画出的曲线和图4.4(e)中的相同。中的相同。z1=x2+i*y1plot(z1) %以实部为横坐标，虚
8、部为纵坐标以实部为横坐标，虚部为纵坐标20:1420:14116. plot(x1,y1,x2,y2,)绘制绘制多条曲线多条曲线nplot命令还可以同时绘制多条曲线，用命令还可以同时绘制多条曲线，用多个矩阵多个矩阵对对为参数。每一对矩阵为参数。每一对矩阵(xi,yi)均按照前面的方式均按照前面的方式解释。解释。例例4.5 绘制三条曲线，如图绘制三条曲线，如图4.5所示。所示。nx=0:0.1:2*pi;nplot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(3*x) %画三条曲画三条曲线线图图4.5 三条曲线三条曲线20:1420:14124.1.2 绘制曲线的一般步骤绘制曲线的一般步骤P
9、1181 曲线曲线数据数据准备：准备：n二维曲线，横坐标和纵坐标二维曲线，横坐标和纵坐标数数据变量据变量；n三维曲面，矩阵三维曲面，矩阵参变量参变量和对应和对应的的函数值函数值。2 指定图形指定图形窗口窗口和和子图子图位置：位置：n默认时，打开默认时，打开Figure No.1窗窗口或当前窗口、当前子图；口或当前窗口、当前子图；n也可以打开指定的图形窗口和也可以打开指定的图形窗口和子图。子图。3 设置曲线的设置曲线的绘制方式绘制方式：n线型、色彩、数据点形。线型、色彩、数据点形。4 设置设置坐标轴坐标轴：n坐标的范围、刻度和坐标分格坐标的范围、刻度和坐标分格线线5 图形图形注释注释：n图名、坐
10、标名、图例、文字说图名、坐标名、图例、文字说明明6 着色、明暗、灯光、材质处理着色、明暗、灯光、材质处理(仅对三维图形使用仅对三维图形使用)7 视点、三度视点、三度(横、纵、高横、纵、高)比比(仅对仅对三维图形使用三维图形使用)8 图形的图形的精细修饰精细修饰(图形句柄操作图形句柄操作)：n利用对象属性值设置；利用对象属性值设置；n利用图形窗工具条进行设置。利用图形窗工具条进行设置。20:1420:14134.1.3多个图形绘制方式多个图形绘制方式1. 指定图形窗口指定图形窗口默认默认 “Figure No.1”窗口，第二次使用窗口，第二次使用plot命令时覆盖。命令时覆盖。需要需要多个图形窗
11、口多个图形窗口同时打开，使用同时打开，使用figure语句。语句。n语法：语法：figure(n) %产生新图形窗口产生新图形窗口例例 “figure (1)”、“figure (2)” 同时打开多个图形窗口。同时打开多个图形窗口。2. 同一窗口多个子图同一窗口多个子图如果需要在如果需要在同一个图形窗口同一个图形窗口中布置几幅中布置几幅独立的子图独立的子图，可，可以在以在plot命令前加上命令前加上subplot命令。命令。n语法：语法：subplot(m,n,k)%使使(mn)幅子图中幅子图中的第的第k幅成为当前图幅成为当前图20:1420:1414例例4.6 用用subplot命令画子图命
12、令画子图【例【例4.6】用】用subplot命令画四个子图，如图命令画四个子图，如图4.6所示。所示。x=0:0.1:2*pi;subplot(2,2,1) %2*2个子图，左上方为当前图个子图，左上方为当前图plot(x,sin(x)subplot(2,2,2) %右上方为当前图右上方为当前图plot(x,cos(x)subplot(2,2,3) %左下方为当前图左下方为当前图plot(x,sin(3*x)subplot(2,2,4) %右下方为当前图，省略逗号右下方为当前图，省略逗号plot(x,cos(3*x)图图4.6 四个子图四个子图20:1420:14153. 同一窗口多次叠绘同一
13、窗口多次叠绘语法：语法：nhold on %使当前坐标系和图形保留使当前坐标系和图形保留nhold off %使当前坐标系和图形不保留使当前坐标系和图形不保留nhold %在以上两个命令中切换在以上两个命令中切换说明：说明：MATLAB会根据新图形的大小，重新改变坐标系会根据新图形的大小，重新改变坐标系的比例。的比例。20:1420:1416例例4.7 叠绘叠绘【例【例4.7】在同一窗口画出函数】在同一窗口画出函数sinx在区间在区间0 2的曲线和的曲线和cosx在区间在区间- 的曲线，如图的曲线，如图4.7(a)所所示。示。nx1=0:0.1:2*pi;nplot(x1,sin(x1)nho
14、ld onnx2=-pi:.1:pi;nplot(x2,cos(x2)图图4.7 (a) 用用hold on在同一窗口画出两条曲线在同一窗口画出两条曲线 20:1420:14174. 双纵坐标图双纵坐标图语法：语法：nplotyy(x1,y1,x2,y2)%以左、右不同纵轴以左、右不同纵轴绘制两条曲线绘制两条曲线说明：左纵轴用于说明：左纵轴用于(x1,y1)数据，右纵轴用于数据，右纵轴用于(x2,y2)数数据来绘制两条曲线。坐标轴的范围、刻度都自动产生。据来绘制两条曲线。坐标轴的范围、刻度都自动产生。n【例【例4.7续】用续】用plotyy函数实现在同一图形窗口函数实现在同一图形窗口绘制两条曲
15、线，如图绘制两条曲线，如图4.7(b)所示。所示。nplotyy(x1,sin(x1),x2,cos(x2) (b) 用用plotyy在同一窗口画出两条曲线在同一窗口画出两条曲线20:1420:14184.1.4 曲线的线型曲线的线型 颜色和数据点形颜色和数据点形颜色数据点间连线数据点形类型符号类型符号类型符号黄色黄色品红色品红色(紫紫色色)青色青色红色红色绿色绿色蓝色蓝色白色白色黑色黑色y(Yellow)m(Magenta)c(Cyan)r(Red)g(Green)b(Blue)w(White)k(Black)实线实线(默认默认)点线点线点划线点划线虚线虚线-:-.-实点标记实点标记圆圈标记
16、圆圈标记叉号形叉号形十字形十字形星号标记星号标记方块标记方块标记钻石形标记钻石形标记向下的三角形标记向下的三角形标记向上的三角形标记向上的三角形标记向左的三角形标记向左的三角形标记向右的三角形标记向右的三角形标记五角星标记五角星标记六连形标记六连形标记.ox+*sdvph表表4.2 线段、颜色与数据点形线段、颜色与数据点形a five-pointed star20:1420:1419例例4.8 线段类型、颜色和数据点线段类型、颜色和数据点【例【例4.8】用不同线段类型、颜色和数据点形画出】用不同线段类型、颜色和数据点形画出sin(x)和和cos(x)曲线，如图曲线，如图4.8所示。所示。nx=
17、0:0.1:2*pi; nplot(x,sin(x),r-.) %用红色点划线画出曲线用红色点划线画出曲线nhold onnplot(x,cos(x),b:o) %用蓝色圆圈画出曲线，用点线连接用蓝色圆圈画出曲线，用点线连接图图4.8在同一窗口画出两条曲线在同一窗口画出两条曲线 20:1420:14204.1.5 设置坐标轴和文字标注设置坐标轴和文字标注1. 坐标轴的控制坐标轴的控制 nplot命令根据所给的坐标点自动地确定坐标轴的命令根据所给的坐标点自动地确定坐标轴的范围，用坐标控制命令范围，用坐标控制命令axis命令含义命令含义axis auto使用默认设置使用默认设置axis equal
18、纵、横轴采用等长刻度纵、横轴采用等长刻度axis manual使当前坐标范围不变使当前坐标范围不变axis fill在在manual方式下起作用，使坐标方式下起作用，使坐标充满整个绘图区充满整个绘图区axis off取消轴背景取消轴背景axis image纵、横轴采用等长刻度，且坐标纵、横轴采用等长刻度，且坐标框紧贴数据范围框紧贴数据范围axis on使用轴背景使用轴背景axis normal默认矩形坐标系默认矩形坐标系axis ij矩阵式坐标，原点在左上方矩阵式坐标，原点在左上方axis square产生正方形坐标系产生正方形坐标系axis xy普通直角坐标，原点在左下方普通直角坐标，原点在
19、左下方axis tight把数据范围直接设为坐标范围把数据范围直接设为坐标范围axis(xmin,xmax,ymin,ymax)设 定 坐 标 范 围 ， 必 须 满 足设 定 坐 标 范 围 ， 必 须 满 足xminxmax,yminline1width=get(h_line1,linewidth) %获取曲线宽度获取曲线宽度set(h_line1,linewidth,3) %设置曲线宽度设置曲线宽度h_title =get(gca,title) %获取标题句柄获取标题句柄titlefontsize=get(h_title_fontsize,fontsize) %获取字体大小获取字体大小s
20、et(h_title_fontsize,fontsize,13) %设置题字体大小设置题字体大小h_text1=text(pi,0,downarrow); %画向下箭头画向下箭头text1pos=get(h_text1,position) %获取文字位置获取文字位置h_text2=text(text1pos(1,1),text1pos(1,2)+0.025,exp(-x)*sin(x)=0); %设置设置文字位置文字位置set(h_text1,fontsize,13,color,red) %设置字体大小、颜色设置字体大小、颜色set(h_text2,fontsize,13,color,red)
21、 20:1420:1463示例示例x=0:0.1:2*pi;y=sin(x).*exp(-x);h_fig=figure(1)h_line=plot(x,y)h_title=title(曲线曲线)h_text=gtext(leftarrowsin(x).*exp(-x)set(h_fig,color,yellow)set(h_line,linewidth,8)set(h_title,fontsize,20,color,red)set(h_text,fontsize,22,color,red)set(gca,xgrid,on)set(gca,gridlinestyle,-)20:1420:146
22、44.7 用户图形界面设计用户图形界面设计4.7.1可视化的界面环境可视化的界面环境n打开可视化界面环境的方法有以下几种：打开可视化界面环境的方法有以下几种：(1) 选择菜单选择菜单“File”“ New”“GUI”命令；命令；(2) 在命令窗口输入在命令窗口输入“Guide”命令或输入命令或输入“Guide Filename”就会出现就会出现Guide快速开始界面。如图快速开始界面。如图4.44所示。所示。图图4.44 Guide快速开始界面快速开始界面20:1420:1465Guide快速开始界面：快速开始界面：n空白的可视化图形文件：空白的可视化图形文件：“Blank GUI(Defau
23、lt)”具有控件或坐标轴、菜单等的界面：具有控件或坐标轴、菜单等的界面：“Blank GUI(Default)”下面的下面的“GUI with Uicontrols”等选项等选项 M 文件编辑器 图形对象面板 界面编辑面板 对象 浏览器 属性 编辑器 菜单 编辑器 对象对 齐工具 图图4.45 可视化界面环境可视化界面环境 20:1420:14664.7.2 菜单菜单1. 菜单编辑器菜单编辑器n“Tools”“Menu Editor”或单击工具栏或单击工具栏“Menu Editor”按钮，就会出现菜单编辑器窗口，按钮，就会出现菜单编辑器窗口，如图如图4.46所示。所示。图图4.46 菜单编辑器
24、菜单编辑器20:1420:1467【例【例4.31】【例【例4.31】使用菜单编辑器创建菜单。】使用菜单编辑器创建菜单。n从头开始新建菜单，如图从头开始新建菜单，如图4.47(a)；如果在；如果在已存已存在的图形窗口在的图形窗口中创建菜单，新建的菜单从最右边中创建菜单，新建的菜单从最右边添加，如图添加，如图4.47(b)。 图图4.47 (a)在新窗口创建菜单在新窗口创建菜单 (b)在已建的窗口创建菜单在已建的窗口创建菜单20:1420:14684.7.3 控件控件1. 常用控件常用控件控件名PropertyName功能按钮按钮PushButton最常用的控件，用于响应用户的鼠标单击，按钮上有
25、说明文字说明其作最常用的控件，用于响应用户的鼠标单击，按钮上有说明文字说明其作用。用。切换按钮切换按钮ToggleButton当单击时会凹凸状态切换。当单击时会凹凸状态切换。单选按钮单选按钮RadioButton当单击时会用黑白点切换，总是成组出现，多个单选按钮互斥，一组中当单击时会用黑白点切换，总是成组出现，多个单选按钮互斥，一组中只有一个被选中。只有一个被选中。复选框复选框CheckBox当单击时会用当单击时会用切换，有选中、不选中和不确定等状态，总是成组出现，切换，有选中、不选中和不确定等状态，总是成组出现，多个复选框可同时选用。多个复选框可同时选用。文本框文本框EditText凹形方框
26、，可随意输入和编辑单行和多行文字，并显示出来。凹形方框，可随意输入和编辑单行和多行文字，并显示出来。静态文本框静态文本框StaticText用于显示文字信息，但不接受输入。用于显示文字信息，但不接受输入。滚动条滚动条Slider可以用图示的方式显示在一个范围内数值的大概值范围，用户可以移动可以用图示的方式显示在一个范围内数值的大概值范围，用户可以移动滚动条改变数值。滚动条改变数值。框架框架Frame将一组控件围在框架中，用于装饰界面。将一组控件围在框架中，用于装饰界面。列表框列表框ListBox显示下拉文字列表，用户可以从列表中选择一项和多项。显示下拉文字列表，用户可以从列表中选择一项和多项。
27、弹出式菜单弹出式菜单PopupMenu相当于文本框和列表框的组合，用户可以从下拉列表中选择。相当于文本框和列表框的组合，用户可以从下拉列表中选择。坐标轴坐标轴Axes用于绘制坐标轴。用于绘制坐标轴。面板面板Panel作为面板放置其他控件的容器作为面板放置其他控件的容器按钮组按钮组Button Group用于将用于将RadioButton、CheckBox等分组，作为容器等分组，作为容器ActiveX控件控件ActiveX Control可以用于添加其他应用程序的可以用于添加其他应用程序的ActiveX控件控件表表4.12 控件的功能控件的功能20:1420:14692. 控件的创建控件的创建控
28、件的创建可以在可视化界面环境中创建，也可控件的创建可以在可视化界面环境中创建，也可以使用以使用MATLAB命令用创建句柄对象的方法来创命令用创建句柄对象的方法来创建。建。(1) 在可视化界面环境中创建控件在可视化界面环境中创建控件选中控件选中控件拖放即可，如图拖放即可，如图4.48所示为各种控件的显所示为各种控件的显示。示。(2) 用用unicontrol命令创建控件命令创建控件语法：语法：h_control=uicontrol(h_Parent,PropertyName,ProperValue,) 图图4.48 可视化的界面环境可视化的界面环境 20:1420:14703. 控件的常用属性控
29、件的常用属性n创建控件以后，需要对控件的各种属性进行设置，创建控件以后，需要对控件的各种属性进行设置，大部分控件都具有以下属性：大部分控件都具有以下属性：(1) string属性：属性：用于显示在控件上的字符串，起说明或用于显示在控件上的字符串，起说明或提示作用。提示作用。(2) callback属性：属性：回调函数，和菜单的一样。回调函数，和菜单的一样。(3) enable属性：属性：表示该控件是否有效，如果表示该控件是否有效，如果“on”则表则表示有效，如果示有效，如果“off”则表示无效。则表示无效。(4) tooltipstring属性：属性：当鼠标放在控件上时显示提示信当鼠标放在控件
30、上时显示提示信息，为字符串。息，为字符串。(5) 字体属性：字体属性：包括包括fontname、fontsize等。等。(6) interruptible属性：属性：指定当前回调函数在执行时是否指定当前回调函数在执行时是否允许中断，去执行其它函数。允许中断，去执行其它函数。20:1420:14714.7对象对齐工具、属性编辑器和对象浏览器对象对齐工具、属性编辑器和对象浏览器在工具栏可按钮分别打开在工具栏可按钮分别打开菜单打开菜单打开n菜单菜单“Tools”“Align Objects” 打开对象对打开对象对齐工具齐工具n菜单菜单“View”“Object Browser” 打开对象浏打开对象浏
31、览器览器n菜单菜单“View”“Property Inspector”打开属性打开属性编辑器，编辑器，20:1420:14724.7.5 回调函数回调函数实现实现GUI的的基本机制基本机制是对控件的是对控件的Callback属性编属性编程，如下图程，如下图4.51所示创建了一个按钮，则选择按钮所示创建了一个按钮，则选择按钮后，然后选择菜单后，然后选择菜单“View”“View Callbacks”就就会出现：会出现：nButtonDownFcn：当鼠标：当鼠标左键单击左键单击控件时执行；控件时执行；nCallback：与控件相关的标准回调函数，当用：与控件相关的标准回调函数，当用户激活该控件（例如单击按钮）时执行；户激活该控件（例如单击按钮）时执行；nCreateFcn：当：当创建对象创建对象时执行；时执行；nDeleteFcn：当：当删除对象之前删除对象之前执行。执行。20:1420:1473编写程序代码编写程序代码在各函数中用户编写程序代码，完成各回调函数在各函数中用户编写程序代码，完成各回调函数的功能。关于如何编写程序代码将在下一章介绍。的功能。关于如何编写程序代码将在下一章介绍。 图图4.51 回调函数菜单项回调函数菜单项20:1420:1474示例：示例：数据传递数据传递P305习题习题P183例题例题简易计算器简易计算器
