3-MATLAB图形与可视化全解
03第三章Matlab绘图-Matlab教程
subplot(m,n,p) —— 按从左至右,从上至下排列
行
列 绘图序号
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0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
-1 0
subplot(1,3,1); plot(t,y) subplot(1,3,2); plot(t,y3) subplot(1,3,3); plot(t,y2)
[x,y,w,h]=MYaxis(4,4,0.02,0.03,0.05,0.08,0.1,0.1,i);
subplot('position',[x,y,w,h]) end
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4. 多窗口绘图
figure(n) —— 创建窗口函数，n为窗口顺序号。 t=0:pi/100:2*pi; y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); plot(t,y) —— 自动出现第一个窗口 figure(2) plot(t,y1) —— 在第二窗口绘图 figure(3)
ezplot的调用格式：
ezplot(f) —这里f为包含单个符号变量x的符号表达式， 在x轴的默认范围
[-2*pi 2*pi]内绘制f(x)的函数图 ezplot(f,xmin,xmax) — 给定区间
ezplot(f,[xmin,xmax],figure(n)) — 指定绘图窗口绘 图。
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MATLAB图形用户界面设计与开发教程
MATLAB图形用户界面设计与开发教程绪论：MATLAB是一种用于数学计算和科学数据可视化的强大软件工具。
它被广泛应用于工程、科学和数学领域。
而图形用户界面（Graphical User Interface, GUI）则是一种以图形形式呈现的软件界面，使用户能够通过可视化的方式与程序进行交互。
本教程将深入浅出地介绍MATLAB图形用户界面的设计与开发。
一、GUI的基本概念与原理在开始GUI设计之前，我们需要了解一些基本的概念与原理。
MATLAB提供了一套强大的GUI设计工具集，其中最常用的是GUIDE（GUI Development Environment）。
GUIDE允许用户使用可视化的方式来构建GUI界面，包括按钮、文本框、菜单等各种控件。
二、GUI设计的基本步骤1. 创建GUI界面：在MATLAB命令窗口中输入“guide”命令即可打开GUIDE 界面。
然后选择“Blank GUI”模板，点击“OK”按钮即可创建一个空白的GUI窗口。
2. 添加控件：在GUI界面上右键点击，选择“Insert”菜单来添加各种控件，比如按钮、文本框、列表框等。
选择控件后，通过拖拽的方式将其放置在GUI界面上。
3. 设计控件属性：通过在“Property Inspector”面板中修改控件的属性来定制化界面的外观和行为。
比如修改按钮的文本、设置文本框的宽度等。
4. 编写回调函数：在MATLAB命令窗口中输入“guide”命令即可打开GUIDE 界面。
然后选择“Blank GUI”模板，点击“OK”按钮即可创建一个空白的GUI窗口。
5. 保存并运行GUI：点击GUIDE界面上的“Save”按钮，保存GUI界面的m文件。
然后在MATLAB命令窗口中输入“run xxx.m”来运行GUI。
三、GUI界面的布局和设计原则好的GUI界面应当具备良好的布局和设计，以提高用户的使用体验。
以下是一些常用的布局和设计原则：1. 界面简洁明了：避免过多的控件和信息，让用户能够快速找到所需功能。
MATLAB中的机器学习模型解释与可视化方法
MATLAB中的机器学习模型解释与可视化方法引言：机器学习在近年来取得了巨大的发展，并成功应用于各种领域，如金融、医疗、图像处理等。
然而，机器学习模型对于其内部的工作原理往往是一个黑盒子，这让人们对于模型的可解释性产生了困惑。
在国际学术界，许多研究人员开始探索如何解释和可视化机器学习模型。
在本文中，我们将介绍在MATLAB中实现机器学习模型解释和可视化的方法，以帮助读者更好地理解模型的工作原理和决策过程。
一、局部解释方法局部解释方法是指通过解释单个样本的预测结果来理解机器学习模型的决策过程。
在MATLAB中，常用的局部解释方法包括特征重要性、局部特征影响力和局部特征说明。
1. 特征重要性：特征重要性通过衡量特征在模型中所占的重要性来解释模型的决策。
在MATLAB中，可以使用LIME（Local Interpretable Model-agnostic Explanations）库来计算特征重要性。
LIME库能够针对不同的机器学习模型进行解释，并生成特征重要性可视化结果。
2. 局部特征影响力：局部特征影响力指的是在给定样本下，每个特征对于模型预测结果的影响。
在MATLAB中，可以使用SHAP（SHapley Additive exPlanation）库来计算局部特征影响力。
SHAP库能够根据特征的不同取值来计算特征的影响力，并生成可视化结果。
3. 局部特征说明：局部特征说明通过给出关于该样本的特征重要性和特征取值的解释来解释模型的决策。
在MATLAB中，可以使用ELI5（Explain Like I'm 5）库来生成局部特征说明。
ELI5库能够生成简明易懂的解释结果，帮助用户更好地理解模型的决策过程。
二、全局解释方法全局解释方法是通过对整个模型的结构和参数进行解释来理解机器学习模型的决策过程。
在MATLAB中，常用的全局解释方法包括决策树解释、特征相关性分析和模型结构可视化。
1. 决策树解释：对于基于决策树的机器学习模型，可以通过解释决策树的节点和分支来理解模型的决策过程。
MATLAB3+-+MATLAB绘图与程序设计+(2)
(4) 双纵坐标图 语法： plotyy(x1,y1,x2,y2) %以左、右不同纵轴绘制两
条曲线
说明：左纵轴用于(x1,y1)数据，右纵轴用于 (x2,y2)数据来绘制两条曲线。坐标轴的范围、 刻度都自动产生。
例8续 用plotyy函数实现在同一图形窗口绘制两 条曲线。
例5. 绘制三条曲线。
x=0:0.1:2*pi;
plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(3*x)) %画三条曲线
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绘制曲线的一般步骤
步骤
内容
1 曲线数据准备：对于二维曲线，横坐标和纵坐标数据变量；对 于三维曲面，矩阵参变量和对应的函数值。
说明：在设置了“hold on”后，如果画多个图 形对象，则在生成新的图形时保留当前坐标系 中已存在的图形对象，MATLAB会根据新图 形的大小，重新改变坐标系的比例。
例8 在同一窗口画出函数sinx在区间[0 2π]的 曲线和cosx在区间[-π π]的曲线。
x1=0:0.1:2*pi; plot(x1,sin(x1)) hold on x2=-pi:.1:pi; plot(x2,cos(x2))
2 指定图形窗口和子图位置：默认时，打开Figure No.1窗口或当 前窗口、当前子图；也可以打开指定的图形窗口和子图。
3 设置曲线的绘制方式：线型、色彩、数据点形。
4 设置坐标轴：坐标的范围、刻度和坐标分格线
matlab教程(完整版)
01 MATLABChapterMATLAB简介MATLAB是一种高级编程语言和环境，主要用于数值计算、数据分析、信号处理、图像处理等多种应用领域。
MATLAB具有简单易学、高效灵活、可视化强等特点，被广泛应用于科研、工程、教育等领域。
MATLAB提供了丰富的函数库和工具箱，方便用户进行各种复杂的数学计算和数据分析。
MATLAB安装与启动MATLAB界面介绍工作空间用于显示当前定义的所有变量及其值。
命令历史记录了用户输入过的命令及其输出结果。
基本运算与数据类型02矩阵运算与数组操作Chapter01020304使用`[]`或`zeros`、`ones`等函数创建矩阵创建矩阵使用`size`函数获取矩阵大小矩阵大小通过下标访问矩阵元素，如`A(i,j)`矩阵元素访问使用`disp`或`fprintf`函数显示矩阵信息矩阵信息矩阵创建与基本操作对应元素相加，如`C = A+ B`加法运算矩阵运算对应元素相减，如`C = A-B`减法运算数与矩阵相乘，如`B = k *A`数乘运算使用单引号`'`进行转置，如`B = A'`转置运算满足乘法条件的矩阵相乘，如`C = A * B`矩阵乘法使用`inv`函数求逆矩阵，如`B = inv(A)`逆矩阵数组创建数组大小数组元素访问数组操作数组操作01020304线性方程组求解数据处理与分析特征值与特征向量图像处理矩阵与数组应用实例03数值计算与数据分析Chapter数值计算基础MATLAB基本运算数值类型与精度变量与表达式函数与脚本数据分析方法数据导入与预处理学习如何导入各种格式的数据（如Excel、CSV、TXT等），并进行数据清洗、转换等预处理操作。
数据统计描述掌握MATLAB中数据统计描述的方法，如计算均值、中位数、标准差等统计量，以及绘制直方图、箱线图等统计图表。
数据相关性分析学习如何在MATLAB中进行数据相关性分析，如计算相关系数、绘制散点图等。
MATLAB图形及三维动画仿真设计
[X,Y]=meshgrid(x,y);
p=sqrt(4-X.^2/9-Y.^2/4);
subplot(3,2,1);mesh(p); %有网格 格子图，色调方向：有上
subplot(3,2,2);surf(p); %默认的方向：色调方向：有上到
subplot(3,2,3);surfc(p)； %带等高线；色调方向：有上到下
axis([0 6 8 18])
z=f(x,y) — 根据x,y坐标找出z的高度 例：绘制z=x2+y2的三维网线图形
>>x=-5:5; y=x; >>[X,Y]=meshgrid(x,y); >>Z=X.^2+Y.^2 ; >>mesh(X,Y,Z)
（五）三维曲面图
■ surf —— 三维曲面绘图函数，与网格图看起来一样 与三维网线图的区别： 网线图：线条有颜色，内部是黑色的（无颜色） 曲面图：线条是黑色的，内部有颜色（把线条之间的空
■
■
■ fill3(x,y,z,"w"); ■ hold on; ■ plot3(x,y,z,"ro") ■ grid on ■ xlabel("x轴"),ylabel("y轴"),zlabel("z轴") ■ axis([0 10 0 10 0 10])
（四）三维网格图
所谓网格图，是指把相邻的数据点连接起来形成的网状曲 面。利用在X-Y平面的矩形网格点上的Z轴坐标值，Matlab 定义了一个网格曲面。三维网格图的形成原理为：在X-Y平 面上指定一个长方形区域，采用与坐标轴平行的直线将其分 格；计算矩形网格点上的函数值，即Z轴的值，得到三维空 间的数据点；将这些数据点分别用处于X-Z或者平行面内的 曲线和处于Y-Z或者平行面的曲面连接起来，即形成网格图。 网格图对于显示大型的数值矩阵很有用处。
MATLAB第3讲 MATLAB基本绘图
3.3 基本三维绘图
[X,Y]=meshgrid(-8:0.5:8,-8:0.5,8);
3.3 基本三维绘图
2、格式2：mesh(x,y,z) 功能：x,y,z 为三个矩阵， 以各元素值为三维坐标点绘图， 并连成网格。
3.3 基本三维绘图
例题 7 画一个球体 [xx,yy,zz]=sphere(30);
0
n
3.3 基本三维绘图
形成了33*33网 格矩阵
3.3 基本三维绘图
可以使用meshgrid()函数产生网格坐标:
格式：[X,Y]=meshgrid(x,y) x,y为同维向量，
X的行为x的拷贝，Y的列是y的拷贝,X,Y同维 例如：[xx,yy]=meshgrid([ 1 2 3 4],[1 2 3 4])
3.3 基本三维绘图
3、格式3：plot3(x,y,z,’s’) plot3(x1,y1,z1,’s1’,x2,y2,z2,’s2’) 功能：用于设置绘图颜色和线型 字符串意义同plot。
例如：plot3(x,y,z,’*r’,x,z,y,’:b’)
3.3 基本三维绘图
例题 2
3.3 基本三维绘图
3、hidden on(off) ----隐藏或透视被遮挡的地方
视角变换与三视图
三维图形绘制中的视角定义
z轴
视点
y轴
仰角
方位角
x轴
3.3 基本三维绘图
3. 4 特殊三维绘图 特殊图形库（specgraph）
1、stem3(x,y,z) ----- 三维火柴杆图： 例如：stem3(x,y,z) 2、bar3(z) ------ 三维条形图(同二维) 例如：bar3([1 2 3 2 1]) 3、pie3 (x,p)------ 三维饼图(同二维): 例如：pie3([1 2 3 2 1 1 ],[0 0 1 0 0 0]) 还有其它特殊函数。。。
MATLAB经典教程(全)PPT课件
MATLAB的优势
易于学习、使用灵活、高效的数值计 算和可视化功能、强大的工具箱支持。
发展历程
从最初的数值计算工具，逐渐发展成 为一款功能强大的科学计算软件，广 泛应用于工程、科学、经济等领域。
MATLAB工作环境与界面
MATLAB工作环境
包括命令窗口、工作空间、命令历史窗口、当 前文件夹窗口等。
界面介绍
详细讲解MATLAB界面的各个组成部分，如菜 单栏、工具栏、编辑器窗口等。
基本操作
介绍如何在MATLAB环境中创建、保存、运行脚本和函数，以及如何进行基本 的文件操作。
基本数据类型与运算
矩阵大小
使用`size`函数获取矩阵的行数 和列数。
矩阵元素访问
通过下标访问矩阵元素，如 `A(i,j)`表示访问矩阵A的第i行第j 列元素。
矩阵基本操作
包括矩阵的加、减、数乘、转置 等操作。
矩阵运算及性质
矩阵乘法 满足乘法交换律和结合律，但不满足 乘法交换律。
矩阵的逆
对于方阵，若存在一矩阵B，使得 AB=BA=I（I为单位矩阵），则称B 为A的逆矩阵。
Hale Waihona Puke 03 数据分析与可视化数据导入、导出及预处理
数据导入
介绍如何使用MATLAB导入各种格式的数据文件， 如.csv、.txt、.xlsx等。
数据导出
讲解如何将MATLAB中的数据导出为常见的数据文件格式，以 便于数据共享和交换。
数据预处理
阐述数据清洗、数据变换、数据规约等预处理技术，为后续的数 据分析和可视化奠定基础。
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三维绘图
B、三维绘图
1.
三维曲线绘图命令
[X,Y]=fplot(@funname,[a b]）,
如：fplot(@sin,[0,2*pi])
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二维平面图形与坐标系
•如：fplot('x^3+2',[-1,1])
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二维平面图形与坐标系
•二维函数曲线专用命令 ezplot •如：一元函数指定区间内的图形： ezplot('x^2 - 2*x + 1',[-pi,pi]) •指定闭区域内“二元函数=0”的等值线： ezplot('x.*y + x.^2 - y.^2 - 1',[-pi,pi,-2*pi,2*pi]) •单参数在指定区间内“二维单参数函数”的图形： ezplot(@cos,@sin,[-pi,pi]) ezplot('cos(x)','sin(x)',[-pi,pi]) 其中第一个函数表横轴变量，第二表纵轴变量。
命令格式: plot(X,Y) plot(x1,y1,x2,y2,…)：综合调用方式
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二维平面图形与坐Biblioteka 系用命令 plot(x,y)绘制函数 y=cos(x)在两个周期内的图形。 x=0:0.01:2*pi; y=cos(x); plot(x,y)
在同一图形窗口中用命令 plot(x,y) 绘出正弦余弦函数的图 形。 x=0:0.01:2*pi; y=[sin(x);cos(x)]; plot(x,y)
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二维平面图形与坐标系
用 subplot 函数把两种不同的图形综合在一个图形窗口中。
subplot(2,2,1) t=0.1:0.1:2*pi; y=sin(t); semilogx(t,y) %plot with a logarithmic (base 10) scale is used for the X-axis grid on subplot(2,2,2) t=0:0.1:4*pi; y=sin(t); plot(t,y) subplot(2,2,3) x=1:0.01:5; y=exp(x); plotyy(x,y,x,y,'semilogx','plot') subplot(2,2,4) x=1:0.1:10; y=sqrt(x); plot(x,y,':rd')
三维函数 plot3主要用来表现单参数的三维曲线，与二维绘图函数 plot 相比，只 多了第三维数据。 其调用格式为： plot3(X1,Y1,Z1,s1,X2,Y2,Z2,s2,…) 参数的含义如下： Xn、Yn、Zn：第一到三维数据，是尺寸相等的向量/矩阵； s、s1、s2：是字符串，用来设置线型、颜色、数据点标记。
MATLAB图形与可视化
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Matlab图形可视化
基本内容
1. 二维平面图形与坐标系； 2. 三维绘图； 3. 柱面和球面的三维表达； 4. 基本统计图形绘制； 5. 极、柱、球坐标系下绘制图形； 6. 坐标轴的调整和图形的标注
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二维平面图形与坐标系
1. 几个基本的绘图命令 a. 线性坐标曲线 plot 函数命令 plot 是 MATLAB 二维曲线绘图中最简单、最 重要、使用最广泛的一个线性绘图函数。它可以生成线段、 曲线和参数方程曲线的函数图形。
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二维平面图形与坐标系
4. 坐标系的调整 实现坐标系的调整的命令是 axis 函数。 调用格式为： axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])
坐标的最小值（ xmin,ymin,zmin）必须小于相应的最大值 （ xmax,ymax,zmax），否则会出错。
自动坐标系与用 axis 函数调整后的坐标系的比较。
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二维平面图形与坐标系
• 二维函数曲线专用命令 fplot
用plot绘图在确定自变量的取值间隔时，一般采用平均间隔，有时会因 某处 间距太大，而不能反映出函数的变化情况。fplot是绘制函数 y=f(x)
图形的专用命令,它的数据点是自适应产生的，对那些导数变化较大的
函数，用 fplot 函数绘出的曲线比等分取点所画出的曲线更加接近真实。 fplot 函数命令的调用格式为：
用不同的线型和标注来绘制两条曲线。
t1=0:0.1:2*pi; t2=0:0.1:6; y1=sin(t1); y2=sqrt(t2); plot(t1,y1,':hb',t2,y2,'--g')
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二维平面图形与坐标系
3. 图形窗口的分割 有时需要在一个图形窗口中显示几幅图，以便对几个函数 进行直观、便捷的比较。由于每个绘图命令在绘制数据图像时 都会将已有图形覆盖掉，而用 hold 命令不能实现同时显示几 个不同坐标尺寸下的图形，用 figure 命令再创窗口又很难同时 比较由不同的数据绘得的图像。 实现在同一个窗口中同时显示多个图像的命令subplot。 使用格式为： subplot(m，n，i) 其含义为 ：把图形窗口分割为 m 行 n 列子窗口，然后选定第 i 个窗口为当前窗口。 subplot 命令不仅用于二维图形，对三维图形一样适用。其 本质是将 figure 窗口分为几个区域，再在每个区域内分别绘图。
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二维平面图形与坐标系
2.线型和颜色 plot 函数可以设置曲线的线段类型、定点标记和线段颜色。
常用的线段、颜色与定点标记参数
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二维平面图形与坐标系
调用格式：plot(x,y,s) ，s 为类型说明参数，是字符串。
s 字符串可以是三种类型的符号之一，也可以是线型与颜色和定点标记 与颜色的组合； 如果没有 s 参数，plot 将使用缺省设置（实线，前七种颜色顺序着色） 绘制曲线； 在当前坐标系中绘图时，每调入一次绘图函数，MATLAB将擦掉坐标 系中已有的图形对象。可以用 hold on 命令在一个坐标系中增加新的图 形对象。注意MATLAB会根据新图形的大小，重新改变坐标系的比例。