MATLAB-二維繪圖函數命令講解

MATLAB不但擅長於矩陣相關的數值運算,也適合用在各種科學目視表示(Scientific visualization)。下面將介紹MATLAB基本xy平面及xyz空間的各項繪圖命令,包含一維曲線及二維曲面的繪製、列印及存檔。

plot

是繪製一維曲線的基本函數,但在使用此函數之前,我們需先定義曲線上每一點的x及y座標。

下例可畫出一條正弦曲線:

close all; x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100個點的x座標
y=sin(x); % 對應的y座標
plot(x,y);

MATLAB基本繪圖函數

plot: x軸和y軸均爲線性刻度(Linear scale)
loglog: x軸和y軸均爲對數刻度(Logarithmic scale)
semilogx: x軸爲對數刻度,y軸爲線性刻度
semilogy: x軸爲線性刻度,y軸爲對數刻度

畫出多條曲線:

只需將座標對依次放入plot函數即可:
plot(x, sin(x), x, cos(x));
若要改變顏色,在座標對後面加上相關字串即可:
plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g');
若要同時改變顏色及圖線型態(Line style),也是在座標對後面加上相關字串即可:
plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*');

plot繪圖函數的叄數

字元 顏色 字元 圖線型態
y 黃色 . 點
k 黑色 o 圓
w 白色 x x
b 藍色 + +
g 綠色 * *
r 紅色 - 實線
c 亮青色 : 點線
m 錳紫色 -. 點虛線
-- 虛線
  
  
圖形完成後,我們可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函數來調整圖軸的範
圍:
axis([0, 6, -1.2, 1.2]);
此外,MATLAB也可對圖形加上各種註解與處理:
xlabel('Input Value'); % x軸註解
ylabel('Function Value'); % y軸註解
title('Two Trigonometric Functions'); % 圖形標題
legend('y = sin(x)','y = cos(x)'); % 圖形註解
grid on; % 顯示格線

我們可用subplot來同時畫出數個小圖形於同一個視窗之中:

subplot(2,2,1); plot(x, sin(x));
subplot(2,2,2); plot(x, cos(x));
subplot(2,2,3); plot(x, sinh(x));
subplot(2,2,4); plot(x, cosh(x));

其他各種二維繪圖函數

bar 長條圖
errorbar 圖形加上誤差範圍
fplot 較精確的函數圖形
polar 極座標圖
hist 累計圖
rose 極座標累計圖
stairs 階梯圖
stem 針狀圖
fill 實心圖
feather 羽毛圖
compass 羅盤圖
quiver 向量場圖

當資料點數量不多時,長條圖是很適合的表示方式:

close all; % 關閉所有的圖形視窗
x=1:10;
y=rand(size(x));
bar(x,y);

如果已知資料的誤差量,就可用errorbar來表示:
下例以單位標準差來做資料的誤差量:

x = linspace(0,2*pi,30);
y = sin(x);
e = std(y)*ones(size(x));
errorbar(x,y,e)

對於變化劇烈的函數,可用fplot來進行較精確的繪圖,會對劇烈變化處進行較密集的取樣

如下例:
fplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是繪圖範圍

若要產生極座標圖形,可用polar:
 

theta=linspace(0, 2*pi);
r=cos(4*theta);
polar(theta, r);

對於大量的資料,我們可用hist來顯示資料的分佈情況和統計特性。
下面幾個命令可用來驗證randn產生的高斯亂數分 :

x=randn(5000, 1); % 產生5000個 ?=0,?=1 的高斯亂數
hist(x,20); % 20代表長條的個數

rose和hist很接近,只不過是將資料大小視爲角度,資料個數視爲距離:

x=randn(1000, 1);
rose(x);

stairs可畫出階梯圖:

x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
stairs(x,y);

stems可產生針狀圖,常被用來繪製數位訊號:

x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
stem(x,y);

stairs將資料點視爲多邊行頂點,並將此多邊行塗上顏色:

x=linspace(0,10,50);
y=sin(x).*exp(-x/3);
fill(x,y,'b'); % 'b'爲藍色

feather將每一個資料點視複數,並以箭號畫出:

theta=linspace(0, 2*pi, 20);
z = cos(theta)+i*sin(theta);
feather(z);

compass和feather很接近,只是每個箭號的起點都在圓點:

theta=linspace(0, 2*pi, 20);
z = cos(theta)+i*sin(theta);
compass(z);

畫圖並標註 


clear all;clc;close all;
f=@(x)-x.*log(x);
s=integral(f,1,2);
x=0:0.001:1;
y=f(x);
plot(x,y,'Linewidth',2);grid on;
xlabel('x');ylabel('p');
hold on;
p=find(y==max(y));
%text(x(p),y(p),'*','color','r','linewidth',9);
text(x(p),y(p),['(',num2str(x(p)),',',num2str(y(p)),')'],'color','r');

 

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