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绘图函数知多少
众所周知，matlab不仅擅长处理与矩阵相关的数值运算，在科学可视化方面，它同样有着很深的积淀。它提供的众多功能丰富的函数，可以很好地满足我们需要用到图形来展示数值信息的各种各样的需求。
MATLAB具有二维、三维乃至四维的图形表现能力。它可以从线型、边界色、色彩、渲染、光线、视角等方面把数据的特征表现出来。
MATLAB的图视化功能是建立在一组图形对象的基础之上。图形对象的核心是图形的句柄（Granhics Handle）操作。
绘图指令分两个层次: 1、底层（Low-level）绘图指令：直接对句柄进行操作。底层绘图指令控制和表现数据图形的能力比高层绘图指令强。但是灵活多变，较难掌握。 2、高层（High-level）绘图指令：建立在底层指令之上。高层绘图指令较为常用，且简单明了容易掌握。
常用的一些底层指令如下所示:
gcf:返回当前窗口对象的句柄（Get CurrentFigure）
gca:返回当前轴对象的句柄（Get Current Axes）
gco:返回当前图形对象的句柄（Get CurrentObject）
get:获得句柄图形对象的属性和返回某些对象的句柄值
set:改变图形对象的属性
delete(h):删除句柄为h的图形对象
本文主要介绍一些高层绘图指令的相关函数：
01matlab能绘制的图形类型
02绘图的一般步骤
plot(x,y)；
xlabel('x轴'); % x轴注解
ylabel('y轴'); % y轴注解
title('余弦函数'); % 图形标题
legend('y = cos(x)'); % 图形注解
gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置
grid on; % 显示格线
03关于图形坐标轴的设置
04图形的修饰符号——线型、颜色和标记符
05同一图形窗口绘制不同的子图
在同一个画面上建立几个坐标系, 用subplot(m,n,p)命令；
把一个画面分成m×n个图形区域, p代表当前的区域号，在每个区域中分别画一个图。
x=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x); z=cos(x);
u=2*sin(x).*cos(x);v=sin(x)./cos(x);
subplot(2,2,1),plot(x,y),axis([02*pi -1 1]),title('sin(x)')
subplot(2,2,2),plot(x,z),axis([02*pi -1 1]),title('cos(x)')
subplot(2,2,3),plot(x,u),axis([02*pi -1 1]),title('2sin(x)cos(x)')
subplot(2,2,4),plot(x,v),axis([02*pi -20 20]),title('sin(x)/cos(x)')
06三维图的各种样式
Matlab绘制三维图，最常用的是surf、mesh这两个函数及其衍生函数。
x=linspace(-2,2, 25); % 在x轴上取25点 y=linspace(-2, 2, 25); % 在y轴上取25点 [xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx和yy都是21x21的矩阵 zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值，zz也是21x21的矩阵 surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图
以peaks函数为例，以各种不同方法进行绘图 1、meshz可将曲面加上围裙： [x,y,z]=peaks; meshz(x,y,z); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
2、waterfall可在x方向或y方向产生水流效果：[x,y,z]=peaks; waterfall(x,y,z); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
3、y方向的水流效果：[x,y,z]=peaks; waterfall(x',y',z'); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
4、meshc可以同时画出网状图与等高线： [x,y,z]=peaks; meshc(x,y,z); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
5、surfc同时画出曲面图与等高线： [x,y,z]=peaks; surfc(x,y,z); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
6、对比meshc、meshz、surfc、surfl这四个函数
[x,y]=meshgrid(0:0.1:2,1:0.1:3)
z=(x-1).^2+(y-2).^2-1
subplot(2,2,1);meshc(x,y,z)
subplot(2,2,2);meshz(x,y,z)
subplot(2,2,3);surfc(x,y,z)
subplot(2,2,4);surfl(x,y,z)
07其他图形的绘制
举一个例子，使用同一色图，以不同着色方式绘制圆锥体。
[x,y,z] =cylinder(pi:-pi/5:0,10)
colormap(lines)
subplot(1,3,1)
surf(x,y,z);
shading flat
subplot(1,3,2)
surf(x,y,z);
shading interp
subplot(1,3,3)
surf(x,y,z)
作者：极值学院占学长
Matlab基础命令入门
TIPS：可将代码复制到m文件中，一行一行运行，根据输出结果，了解每个命令的作用。
目录：
01常用控制命令
ans %最新计算默认变量
cd %设置当前工作目录
clf %清除图形窗
clc %清屏
clear %清除工作空间
dir %文件目录清单
doc %显示帮助信息
diary %把指令记录为文件
edit %打开M文件编辑器
exit %关闭MATLAB
help %显示帮助信息
quit %关闭MATLAB
return %返回上层调用程序
type %显示指定M文件内容
which magic %文件目录
who %内存变量
whos %内存变量 详细
02直接计算
(12+2*(7-4))/3^2
y1 = 2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))
y2 = 2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt(5))
03续行输入
S = 1-1/2+1/3-1/4+ ...
1/5-1/6+1/7-1/8
04MATLAB搜索路径设置
A = pwd
cd('c:\')
cd(A)
path(path,'c:/')
05数组创建
% 逐个元素输入法
a1 = 1:6
a1 = 6:-1:1
a2 = 0:pi/4:pi
a3 = 1:-0.1:0
% 二维数组的创建
a = 2.7358; b = 33/79;
C = [100 1,2*a+i*b,b*sqrt(a); sin(pi/4),a+5*b,3.5+i,5]
% 中规模数组的数组编辑器创建法
% 试用变量编辑器，把如下的数组输入MATLAB内存，并命名为A18。
a = [0.8147 0.9134 0.2785 0.9649 0.9572 0.1419
0.9058 0.6324 0.5469 0.1576 0.4854 0.4218
% 中规模数组的M文件创建法
A = [ 92 99 1 8 15 67 74 51 58 40
98 80 7 14 16 73 55 57 64 41
4 81 88 20 22 54 56 63 70 47
85 87 19 21 3 60 62 69 71 28
86 93 25 2 9 61 68 75 52 34
17 24 76 83 90 42 49 26 33 65
23 5 82 89 91 48 30 32 39 66
79 6 13 95 97 29 31 38 45 72
10 12 94 96 78 35 37 44 46 53
% 标准与经典数组生成函数
ao = ones(2, 4) %1矩阵
az = zeros(2, 5) %零矩阵
ae = eye(3) %单位矩阵
am = magic(4) %魔方矩阵
ad = diag(am) %对角矩阵
add = diag(diag(am))
06随机函数
Au = rand(1, 5) %0-1均匀分布的1x5随机矩阵
Ai = randi([-3, 4], 2, 8) %-3到4均匀分布的2x8随机矩阵
An = randn(3, 4) %标准正态分布的3x4矩阵
out = randsrc(10, 10, [-3 -1 1 3; .25 .25 .25 .25])
% randsrc 生成指定范围的随机数；在-3 1 1 3四个数中随机选生成10x10的矩阵，后面的0.25
% 是每个数对应的概率
Ap = randperm(8); %随机排序1到8
07元素标示与寻访
A = zeros(2, 6)
A(= 1:12
a8 = A(8)
a311 = A([3, 11])
A(3, 3) = 37
a13 = A(:, 1:3)
aend = A(1:3, 4:end)
A([1 3], 4:end)
L = A<3
% A(L) = NaN
A(L) = []
% 数组的扩充和收缩
a = 1:5; b = 6:10; c = 11:15;
a_b = [a b]
ab = [a;b;c]
a_2 = [a b c ]
AB1 = repmat(ab, [1, 2])
AB2 = repmat(ab, [2, 3])
AB2([2, 3, 5, 6], = []
AB2(:, 1:3) = []
08MATLAB help系统
helpwin datafun
help datafun
doc datafun
lookfor sum
docsearch sum
09MATLAB数据类型
% 双精度
a = magic(4)
% 逻辑
1 == 2
% 字符串
a = '加油 帅哥'
% 元胞
b = cell(1, 2)
% 结构体
a1.a1 = 100
a1.a2 = '随缘'
a1.a3 = 1 == 2
a1.a4 = dataset(magic(4))
% 函数句柄
@sum
% 字符串数组
a = 'This is an example.'
size(a)
a14 = a(1:4)
ra = a(end:-1:1)
Ua = double(a)
char(Ua)
wxc = '贵有恒'
Ua = double(wxc)
char(Ua)
w = find(a>= 'a'&a<= 'z');
a(w) = a(w)-32;
char(a)
b = 'Example ''3.2-1'''
% 多行字符串数组的创建
% 多行串数组的“补空等长”直接输入法；非等长串数组借助char , str2mat , strvcat等指令声称多行串数组
clear
S = ['This string array '
size(S)
S1 = char('This string array', 'has two rows.')
size(S1)
S2 = str2mat('这', '字符', '串数组', '', '由4行组成')
size(S2)
S3 = strvcat('这', '字符', '串数组', '', '由4行组成')
size(S3)
10元胞数组
% 元胞数组的创建和显示
% 1 外标识元胞元素赋值
C_str = char('这是', '胞元数组创建算例 1');
R = reshape(1:12, 3, 4)
Cn = 1+2i;
S_sym = sym('sin(-3*t)*exp(-t)'); % 符号数组
A(1, 1) = {C_str}; A(1, 2) = {R}; A(2, 1) = {Cn}; A(2, 2) = {S_sym};
A
% 2 编址元胞元素内涵直接赋值
B{1, 1} = C_str; B{1, 2} = R; B{2, 1} = Cn; B{2, 2} = S_sym;
celldisp(B)
cellplot(B)
% 3 元胞数组的扩充、收缩和重组
C = cell(2);
C(:, 1) = {char('Another', 'text string'); 10:-1:1}
% 4 元胞数组的“列”扩充和“行”扩充
AC = [A C]
A_C = [A; C]
cellplot(A_C, 'legend')
A_C(3, = []
R_A_C = reshape(A_C, 2, 3)
% 5 元胞数组内容的获取和配置
f1 = R_A_C(1, 3)
class(f1)
f2 = R_A_C{1, 3}
class(f2)
f3 = R_A_C{1, 1}(:, [1 2 5 6])
% f3 = R_A_C(1, 1)(:, [1 2 5 6])
[f4, f5, f6] = deal(R_A_C{[1, 3, 4]})
[ff4, ff5, ff6] = R_A_C{[1, 3, 4]}
% 6 元胞与数值数组之间的转换
rng(0, 'v5uniform')
A = rand(2, 3)
C1 = num2cell(A)
SC1 = size(C1)
C2 = num2cell(A, 2)
disp(['C2{1, :} = ', mat2str(C2{1, :}, 4)]) % 有效数字
SC2 = size(C2)
C3 = num2cell(A, 1)
SC3 = size(C3)
% 7 对元胞数组运算的cellfun指令
rng(1)
x(1) = {1:10}; x(2) = {rand(100, 2)};
xm = cellfun(@mean, x, 'UniformOutput', 0)
class(xm)
11逻辑和流程控制
A = 1:9, B = 10-A
r0 = (A<4)
r1 = (A == B)
t = -3*pi:pi/10:3*pi;
y = sin(t)./t;
tt = t+(t == 0)*eps;
yy = sin(tt)./tt;
subplot(1, 2, 1), plot(t, y), axis([-9, 9, -0.5, 1.2]),
xlabel('t'), ylabel('y'), title('残缺图形')
subplot(1, 2, 2), plot(tt, yy), axis([-9, 9, -0.5, 1.2])
xlabel('tt'), ylabel('yy'), title('正确图形')
A = [-2, -1, 0, 0, 1, 2, 3]
L1 = ~(A>1) % 判断哪些不大于1
L2 = (A>-1)& ( A>0 &A<3) % 判断哪些大于0小于2
% 常用逻辑函数
a = false(1, 10)
true(1, 10)
isempty(A)
isnan(A)
ischar('A')
12MATLAB的数据流控制
tic; %tic与toc配合使用，常看这两个命令中间程序的运行时间
% for循环和while循环控制
for s = 0:1000000
x = exp(i * 2)* exp(i * 3 + sin(i*i)) * sin(i)^2;
end
time_for = toc
tic;
s = 0;
while s~=1000000
x = exp(i * 2)* exp(i * 3 + sin(i*i)) * sin(i)^2;
s = s+1;
end
time_for = toc
13并行处理
matlabpool
tic
parfor s = 0:1000000
x = exp(i * 2)* exp(i * 3 + sin(i*i)) * sin(i)^2;
end
time_parfor = toc
14数据可视化
% 三维
x = linspace(-2, 2, 25); % 在x轴上取25点
y = linspace(-2, 2, 25); % 在y轴上取25点
[xx,yy] = meshgrid(x, y); % xx和yy都是25x25的矩阵
zz = xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值，zz也是21x21的矩阵
mesh(xx, yy, zz) % 画出立体网状图
x = linspace(-2, 2, 25); % 在x轴上取25点
y = linspace(-2, 2, 25); % 在y轴上取25点
[xx, yy] = meshgrid(x, y); % xx和yy都是25x25的矩阵
zz = xx.*exp(-xx.^2 - yy.^2); % 计算函数值，zz也是25x25的矩阵
surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图
peaks
% 对peaks函数取点，再以各种不同方法进行绘图。meshz可将曲面加上围裙
[x, y, z] = peaks;
meshz(x, y, z);
% waterfall可在x方向或y方向产生水流效果
[x, y, z] = peaks;
waterfall(x, y, z)
% 下列命令产生在y方向的水流效果
[x, y, z] = peaks;
waterfall(x', y', z')
% meshc同时画出网状图与等高线
[x, y, z] = peaks;
meshc(x, y, z)
% surfc同时画出曲面图与等高线
[x, y, z] = peaks;
surfc(x, y, z)
% contour3画出曲面在三度空间中的等高线：
contour3(peaks, 20)
% contour画出曲面等高线在XY平面的投影
contour(peaks, 20)
% plot3可画出三度空间中的曲线
t = linspace(0, 20*pi, 501);
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t)
% 亦可同时画出两条三度空间中的曲线
t = linspace(0, 10*pi, 501);
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t)
‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ END ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧
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