matlab中使用plot画图

5.1 二维平面图形

5.1.1 基本图形函数

plot 是绘制二维图形的最基本函数，它是针对向量或矩阵的列来绘制曲线的。也就是说，使用plot 函数之前，必须首先定义好曲线上每一点的x 及y 坐标，常用格式为：（1）plot(x) 当x 为一向量时，以x 元素的值为纵坐标，x 的序号为横坐标值绘制

曲线。当x 为一实矩阵时，则以其序号为横坐标，按列绘制每列元素值相对于其序号的曲线，

当x 为m× n 矩阵时，就由n 条曲线。

（2）plot(x,y) 以x 元素为横坐标值，y 元素为纵坐标值绘制曲线。

（3）plot(x,y1,x,y2,…) 以公共的x 元素为横坐标值，以y1,y2,… 元素为纵坐标值绘制多条曲线。

例5.1.1 画出一条正弦曲线和一条余弦曲线。

>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> y2=cos(x);

>> plot(x,y1,x,y2)

plot(x,y1,'k-.o',x,y2,'k*:')

grid on (/off) 给当前图形标记添加（取消）网络xlable(‘string’) 标记横坐标

ylabel(‘string’) 标记纵坐标

title(‘string’) 给图形添加标题

text(x,y,’string’) 在图形的任意位置增加说明性文本信息gtext(‘string’) 利用鼠标添加说明性文本信息

axis([xmin xmax ymin ymax]) 设置坐标轴的最小最大值>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> y2=cos(x);

>> plot(x,y1,x,y2)

>> grid on

>> xlabel('independent variable X')

>> ylabel('Dependent Variable Y1 & Y2')

>> title('Sine and Cosine Curve')

>> text(1.5,0.3,'cos(x)')

>> gtext('sin(x)')

>> axis([0 2*pi -0.9 0.9])

5.1.3 图形的比较显示

在一般默认的情况下，MATLAB 每次使用plot 函数进行图形绘制，将重新产生一个图形窗口。但有时希望后续的图形能够和前面所绘制的图形进行比较。一般来说有两种方法：

一是采用hold on(/off)命令，将新产生的图形曲线叠加到已有的图形上；

二是采用subplot(m,n,k)函数，将图形窗口分隔成n m×个子图，并选择第k 个子图作为当前图形，然后在同一个视图窗口中画出多个小图形。

（1）子窗口的序号按行由上往下，按列从左向右编号。

（2）如果不用指令clf 清除，以后图形将被绘制在子图形窗口中。

例5.1.3 在同一窗口中绘制线段。（见图5.1.5）

>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> y2=cos(x);

>> y3=x;

>> y4=log(x);

>> plot(x,y1,x,y2)

>> hold on

>> plot(x,y3)

>> plot(x,y4)

>> hold off

例5.1.4 在多个窗口中绘制图形。（见图5.1.6）

>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> y2=cos(x);

>> y3=exp(x);

>> y4=log(x);

>> subplot(2,2,1);

>> plot(x,y1);

>> subplot(2,2,2);

>> plot(x,y2);

>> subplot(2,2,3);

>> plot(x,y3);

>> subplot(2,2,4);

>> plot(x,y4);

5.2 三维立体图形

5.2.1 三维曲线图

与二维图形相对应，MATLAB 提供了plot3 函数，可以在三维空间中绘制三维曲线，

它的格式类似于plot，不过多了z 方向的数据。plot3 的调用格式为：

plot3(x1,y1,z1,x2,y2,z2,...)

其中x1,y1,z1,x2,y2,z2,…等分别为维数相同的向量，分别存储着曲线的三个坐标值，该

函数

的使用方式和plot 类似，也可以采用多种的颜色或线型（见表5.1.1）来区分不同的数据

组，

只需在每组变量后面加上相关字符串即可实现该功能。

例5.2.1 绘制方程x=t

y=sin(t)

z=cos(t)

在t=[0,2*pi]上

的空间方程。（见图5.2.1）

>> clf

>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> y2=cos(x);

>> plot3(y1,y2,x,'m:p')

>> grid on

>> xlabel('Dependent Variable Y1')

>> ylabel('Dependent Variable Y2')

>> zlabel('Independent Variable X')

>> title('Sine and Cosine Curve')

图5.2.1 函数plot 绘制的三维曲线图

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5.2.2 三维曲面图

如果要画一个三维的曲面，可以使用mesh(X,Y,Z)或surf(X,Y,Z)函数来实现。mesh 函数为数据点绘制网格线，图形中的每一个已知点和其附近的点用直线连接。surf

函数和mesh 的用法类似，但它可以画出着色表面图，图形中的每一个已知点与其相邻点以

平面连接。

为方便测试立体绘图，MATLAB 提供了一个peaks 函数，它可以产生一个的高

斯分布矩阵，其生成方程是

N N ×

z=3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2)-(y+1).^2)-10*(x/5-x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)-1/3*e x

p(-(x+1).^2-y.^2)

对应的图形是一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点。下面使用peaks 函数来比较一下mesh 和surf 的区别。

例5.2.2 分别用mesh 函数和surf 函数绘制高斯矩阵的曲面。

>> z=peaks(40);

>> mesh(z);

>> surf(z);

图5.2.2 mesh 函数绘制的三维曲面图

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图5.2.3 surf 函数绘制的着色表面图

在曲面绘图中，另一个常用的函数是meshgrid 函数，其一般引用格式是：[X, Y]=meshgrid (x, y)

其中x 和y 是向量，通过meshgrid 函数就可将x 和y 指定的区域转换成为矩阵X 和Y。

这样我们在绘图时就可以先用meshgrid 函数产生在x-y 平面上的二维的网格数据，再以一

组z 轴的数据对应到这个二维的网格，即可画出三维的曲面。

例5.2.3 绘制方程

sin((x^2+y^2)^(1/2))

z = ---------------------

(x^2+y^2)^(1/2)

在x∈[-7.5,7.5];y∈[-7.5,7.5] 的图形。

>> x=-7.5:0.5:7.5;y=x;

>> [X,Y]=meshgrid(x,y);

>> R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;

>> Z=sin(R)./R;

>> surf(X,Y,Z)

>> xlabel('X 轴方向')

>> ylabel('Y 轴方向')

>> zlabel('Z 轴方向')

(见图5.2.4)

_(x^2+y^2)

例5.2.4 绘制由方程形成的立体图。（见图5.2.5）z=xe

>> clear

>> x=-2:0.1:2;y=x;

>> [X,Y]=meshgrid(x,y);

>> Z=X.*exp(-X.^2-Y.^2);

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>> surf(X,Y,Z)

图5.2.4

图5.2.5

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5.2.3 观察点

MTALAB 允许用户设置观察点，其指令是：view(azimuth,elevation)

其中方位角azimuth 是观察点和坐标原点连线在x-y 平面的投影和y 轴负方向的夹角，仰

角

elevation 是观察点与坐标原点的连线和x-y 平面的夹角。对于这两个角度，三维图形的

默认

值分别是-37.5 和30，二维图形的默认值是0 和90。

例5.2.5 从不同的角度观察高斯矩阵的曲面。

>> z=peaks(40);

>> subplot(2,2,1);

>> mesh(z);

>> subplot(2,2,2);

>> mesh(z);

>> view(-37.5,-30);

>> subplot(2,2,3);

>> mesh(z);

>> view(180,0);

>> subplot(2,2,4);

>> mesh(z);

>> view(0,90);

图5.2.6 对应不同观察点的三维曲面图

5.3 其他图形函数

除了plot 绘图函数以外，在有些场合对绘制的曲线会有一些特殊要求，这就要其他函

数来实现，常用的几种函数如下（见表5.3.1）

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表5.3.1 其他图形函数表

函数含义

loglog 使用对数坐标系绘图

semilogx 横坐标为对数坐标轴，纵坐标为线性坐标轴

semilogy 横坐标为线性坐标轴，纵坐标为对数坐标轴

polar 绘制极坐标图

fill 绘制实心图

bar 绘制直方图

pie 绘制饼图

area 绘制面积图

quiver 绘制向量场图

stairs 绘制阶梯图

sterm 绘制火柴杆图

例5.3.1

>> x=0:pi/10:2*pi;

>> y1=sin(x);

>> subplot(2,2,1);

>> plot(x,y1);

>> subplot(2,2,2);

>> bar(x,y1);

>> subplot(2,2,3);

>> fill(x,y1,'g');

>> subplot(2,2,4);

>> stairs(x,y1,'k');

图5.3.1 其他图形函数

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5.3.1 直方图

函数bar(x)可以绘制直方图，这对统计或者数据采集非常直观实用。它共有四种形式：

bar,bar3,barh 和bar3h，其中bar 和bar3 分别用来绘制二维和三维竖直方图，barh 和b

ar3h 分

别用来绘制二维和三维水平直方图，调用格式是：

bar(x,y) 其中x 必须单调递增或递减，y 为n m×矩阵，可视化结果为m 组，

每

组n 个垂直柱，也就是把y 的行画在一起，同一列的数据用相同的颜色表示；bar(x,y,width) （或bar(y,width)）指定每个直方条的宽度，如width>1，则直方条会重

叠，默认值为width=0.8；

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。

例5.3.2

>> y=[5 3 2 9;4 7 2 7;1 5 7 3];

>> subplot(2,2,1),bar(y)

>> x=[5 9 11];

>> subplot(2,2,2),bar3(x,y)

>> subplot(2,2,3),bar(x,y,'grouped')

>> subplot(2,2,4),bar(rand(2,3),.75,'stack')

图5.3.2 直方图

5.3.2 面积图

函数area 用来绘制面积图，面积图在plot 的基础上填充x 轴和曲线之间的面积，该图

用于查看某个数在该列所有数的总和中所占的比例。

例5.3.3

>> x=-3:3;

>> y=[3 2 5;6 1 8;7 4 9;6 3 7;8 2 9;4 2 9;3 1 7];

>> area(x,y)

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图5.3.3 面积图

5.3.3 饼图

函数pie 用来绘制饼图，它可以形象地表示出向量中各元素所占比例。其调用格式是：

pie(x) x 中的元素通过x/sum(x)进行归一化，以确定饼图中的份额；

pie(x,explode) 向量explode 和x 元素数相同，用来指出需要分开的饼片，explode 中

不为零的部分会被分开。

图5.3.4 饼图

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例5.3.4 设某班的某课程的考试成绩如下：90 分以上有32 人，81 至90 有58 人，71

至80 分有27 人，60 至70 分为21 人，60 分以下有16 人，画出饼图。（见图5.3.4）

>> x=[32 58 27 21 16];

>> explode0=[1 0 0 0 0];

>> subplot(1,2,1)

>> pie(x,explode0)

>> explode1=[0 0 0 0 1];

>> subplot(1,2,2)

>> pie(x,explode1)

5.3.4 不同坐标系中的绘图

Semilogx,semilogy,loglo,polar(theta,rho)的使用方法和plot 完全类似，不同的只是绘

制到

不同的图形坐标上。函数semilogx 绘制x 轴为对数标度的图形，在半对数坐标系中绘图；

函数semilogy 绘制y 轴为对数标度的图形；函数loglog 绘制两个轴都为对数间隔的图形

；

函数polar(theta,rho)绘制极坐标图形，其中theta 为相角，rho 为其对应的半径。

例5.3.5 绘制ρ=acos(3θ),a=2 的图形。（见图5.3.5）

>> theta=-pi:pi/80:pi;

>> polar(theta,2*cos(3*theta))

图5.3.5 极坐标图

5.4 符号表达式绘图

MATLAB 软件提供了将表达式进行图形显示的功能。完成此功能需调用fplot 函数和

ezplot 函数。

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函数fplot 用来绘制数学函数，其调用格式为：fplot(fun,lims)

其中fun 就是所要绘制的函数，可以是定义函数的M 文件名，也可以是以x 为变量的可计

算字符串。例如’diric(x,10)’或’[sin(x),cos(x)]’，对于向量x 的每个元素，函数fun(x)必须返

回一个行向量。如果fun 返回[f1(x),f2(x),f3(x)]，输入[x1;x2]，就会返回矩阵f1(x1) f2(x1) f3(x1)

f1(x2) f2(x2) f3(x2)

lims=[XMIN XMAX YMIN YMAX]限定了x,y 轴上的绘图空间。

例5.4.1

>> subplot(2,2,1),fplot('humps',[0 1])

>> subplot(2,2,2),fplot('abs(exp(-j*x*(0:9))*ones(10,1))',[0 2*pi])

>> subplot(2,2,3),fplot('[tan(x),sin(x),cos(x)]',2*pi*[-1 1 -1 1])

>> subplot(2,2,4),fplot('sin(1./x)',[0.01 0.1],1e-3)

图5.4.1 fplot 函数绘制表达式图形

ezplot 函数是简捷绘图指令之一，它无需数据准备，直接画出函数图形，基本

调用格式

为ezplot(f)

其中f 是字符串或代表数学函数的符号表达式，只有一个符号变量，可以是x，缺省情况下

x 轴的绘图区域为] 2 , 2 [ π π ? ，但我们可以用ezplot(f,xmin,xmax)或ezp lot(f,[xmin,xmax])来指

定x 的范围。

例5.4.2

>> y='x^2';

>> subplot(1,2,1)

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>> ezplot(y)

>> subplot(1,2,2)

>> y='sin(x)';

>> ezplot(y,[-pi,pi])

图5.4.2 ezplot 函数绘制表达式图形

5.5 plot 函数

MATLAB 对数据是按列存储和计算的，运用plot(x)时，当x 为一个向量时，以其元

素为纵坐标，其序号为横坐标值绘制曲线。当x 为实矩阵时，则以其序号为横坐标，按列

绘

制每列元素相对于序号的曲线，当x 为n m×矩阵时，就有n 条曲线。

如果x,y 是同维向量，plot(x,y)指令以x 元素为横坐标值，y 元素为纵坐标值绘制曲线。

如x 是向量，y 是有一维与x 元素数量相等的矩阵，则以x 为共同横坐标，按列绘制y 每

列

元素值，曲线数为y 的另一维的元素数。如果x,y 是同维矩阵，则以x,y 对应列元素为、

纵

坐标分别绘制曲线，数目等于矩阵的列数。

例5.5.1

>> x=[3 5 10 8];

>> subplot(2,2,1)

>> plot(x)

>> x=[3 5 10 8;7 2 9 4;2 7 2 7]';

>> subplot(2,2,2)

>> plot(x)

>> x=[3 5 6 8];

>> y=[1 5 10 4];

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>> subplot(2,2,3)

>> plot(x,y)

>> x=[1 3 5 7;2 4 6 8]';

>> y=[6 2 5 10;3 5 2 6]';

>> subplot(2,2,4)

>> plot(x,y,'k:*')

图5.5.1

5.6 交互式图形指令

ginput 是一个比较特殊的图形指令，用作获取图上数据，例如指令

>>[x,y]=ginput(6) % 从图形上选取6 个点

此时，ginput 指令将把当前图形调入前台，同时光标变为十字叉，移动光标，使交叉点落

在

目标点上，单击鼠标，即可获得该点数据。

例5.5.2

>> fplot('humps',[0 1])

>> ginput(6)

x =

0.0449

0.1832

0.3007

0.3813

0.6417

0.8952

- 18 -

y =

7.4561

38.1579

96.3450

57.4561

10.9649

21.1988