MATLAB系列笔记：二维绘图(一)

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-05-21 07:27 37阅读 0赞

# 0x00 前言 #

文章中的文字可能存在语法错误以及标点错误，请谅解；

如果在文章中发现代码错误或其它问题请告知，感谢！

MATLAB版本：MATLAB R2018b。

# 0x01二维绘图 #

## 1.plot绘图命令 ##

plot绘图命令是MATLAB中一个基本的绘图指令，在执行该命令时，MATLAB会自动创建一个新的图形窗口，若之前有打开的图形窗口，则MATLAB将图形绘制在最近打开的图形窗口之上，将原有的图形覆盖。plot命令有多种格式，可根据需要使用。  
1）**plot（x）**  
当x为实向量时，绘制以该向量元素的下标为横坐标，以该向量元素的值为纵坐标的一条连续曲线。  
当x为实矩阵，按列绘制出每列元素相对其下标的曲线，曲线数等于x的列数。  
当x为复数矩阵时，按列分别绘制出以元素实部为横坐标，以元素虚部为纵坐标的多条曲线。  
2)**polt(x,y)**  
当x、y是同维向量时，绘制以x为横坐标、y为纵坐标的曲线。  
当x是向量y是有一维与x等维矩阵时，绘制出多根不同颜色的曲线，曲线数等于y阵的另一维数，x作为这些曲线的横坐标。  
当x矩阵，y是向量时，同上，但以y为横坐标。  
当x、y是同维矩阵时，以x对应的列元素为横坐标，以y对应的列元素为纵坐标分别绘制曲线，曲线数等于矩阵的列数。  
**例1：**  
绘制实验曲线。

>> x = [5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 110];
    >> y = [5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19];
    >> plot(x,y)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**例2：**  
随机矩阵图形，随机生成一个行向量a和实方阵b，用plot画图命令做出a、b图像。

>> a = rand(1,10);
    >> b = rand(5,5);
    >> subplot(1,2,1),plot(a)
    >> subplot(1,2,2),plot(b)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**例3：**  
某次物理实验，测得摩擦系数不同情况下路程与时间的数据如表所示，在同一图 中错出不同摩擦系数情况下路程随时间的变化曲线。

不同摩擦系数时路程和时间的关系：

>> x = 0:0.2:1;
    >> y = [0 0 0 0;0.58 0.31 0.18 0.08;0.83 0.56 0.36 0.19;1.14 0.89 0.62 0.30;1.56 1.23 0.78 0.36;2.08 1.52 0.99 0.49];
    >> plot(x,y)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

3）**plot（x1，y1，x2，y2，……）**  
该函数功能实绘制多条曲线，注意（xi，yi）必须成对出现 ，上面的命令等价于逐次执行plot（xi，yi）命令，其中i=1，2，……。

**例4：**

在同一图上绘制y = sinx、y = sin（x +  π \\pi π/4)、y = sin（x -  π \\pi π/4）图像。

>> x = linspace(0, 2*pi, 100);
    >> y1 = sin(x);
    >> y2 = sin(x + pi/4);
    >> y3 = sin(x - pi/4);
    >> plot(x, y1, x, y2, x, y3)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**例5：**  
在同一图上绘制y = sinx、y = 5cos（x -  π \\pi π/4）图像。

>> x1 = linspace(0, 2*pi, 100);
    >> x2 = x1 - pi/4;
    >> y1 = sin(x1);
    >> y2 = 5*cos(x2);
    >> plot(x1, y1, x2, y2)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

4)**plot(x,y,s)**  
x、y为向量或矩阵，s为单引号标记的字符串，用来设置所画数据点的类型、大小、颜色以及数据点之间的连线类型、粗细、颜色等。若s省略，此时将由MATLAB系统默认设置，即一律采用“实线”线型。

颜色控制字符表：

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <th>字符</th> 
 <th>色彩</th> 
 <th>RGB值</th> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>b（bule）</td> 
 <td>蓝色</td> 
 <td>001</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>g(green)</td> 
 <td>绿色</td> 
 <td>010</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>r(red)</td> 
 <td>红色</td> 
 <td>100</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>c(cyan)</td> 
 <td>青色</td> 
 <td>011</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>m(magenta)</td> 
 <td>品红</td> 
 <td>101</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>y(yellow)</td> 
 <td>黄色</td> 
 <td>110</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>k(black)</td> 
 <td>黑色</td> 
 <td>000</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>w(white)</td> 
 <td>白色</td> 
 <td>111</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

线型符号说明：

**例6：**  
任意描一些数据点，熟悉plot命令中参数的用法。

>> x = 0:pi/10:2*pi;
    >> y1 = sin(x);
    >> y2 = cos(x);
    >> y3 = x;
    >> y4 = x.^2;
    >> hold on
    >> plot(x,y1,'r*')
    >> plot(x,y2,'kp')
    >> plot(x,y3,'bd')
    >> plot(x,y4,'g:')
    >> hold off

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

说明：hold on命令用来使当前轴及图形保持不变，准备接受此后plot所绘制的新曲线。hold off 使当前轴及图形不再保持上述性质。

**例7：**  
演示保持命令的应用。

>> N = 9;
    >> t = 0:2*pi/N:2*pi;
    >> x = sin(t);y = cos(t);
    >> tt = reshape(t, 2, (N+1)/2);
    >> tt = flipud(tt);
    >> tt = tt(:);
    >> xx = sin(tt);yy = cos(tt);
    >> plot(x, y)
    >> hold on
    >> plot(xx ,y)
    >> hold off
    >> plot(xx, y)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

5）**plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2,……)**  
这种格式有参数控制，运行此命令等价于依次执行plot（xi，yi，si），其中i=1，2，……。  
**例8：**  
在同一坐标系下 画出下面函数在\[- π \\pi π, π \\pi π\]上的绘图。  
y1 = esinx ,y2 = ecosx ,y3 = e sinx+cosx ,y4 = esinx-cosx ,y5 = 0.2esinxcosx ,y6 = 0,2ecosx+sinx 。

>> x = -pi:pi/10:pi;
    >> y1 = exp(sin(x));
    >> y2 = exp(cos(x));
    >> y3 = exp(sin(x)+cos(x));
    >> y4 = exp(sin(x)-cos(x));
    >> y5 = 0.2*exp(sin(x).*cos(x));
    >> y6 = 0.2*exp(cos(x)./sin(x));
    >> plot(x,y1,'b:',x,y2,'d-',x,y3,'m>:',x,y4,'rh-',x,y5,'gh-',x,y6,'bh-')

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

## 2.fplot绘图命令 ##

fplot命令也是MATLAB提供的一个画图命令，用来指导数据点的选取，通过其内部自适应算法，在函数变化比较平稳处，它所取的数据点就会相对稀疏一点，在函数变化明显处所取的数据点旧会自动密一些。

fplot命令的调用格式：

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <th>调用格式</th> 
 <th>说明</th> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>fplot（f，lim）</td> 
 <td>在指定范围lim内画出一元函数f的图形</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（f，lim,s)</td> 
 <td>用指定的线型s画出一元函数f的图形</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（f，lim,n)</td> 
 <td>画一元函数f的图形时，至少描出n+1个点</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（funx,funy)</td> 
 <td>在t的默认间隔[-5,5]上绘制由x=funx（t)和y=funy（t）定义的曲线</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（funx,funy,tinterval)</td> 
 <td>在指定的时间间隔内绘制。将间隔指定为[tmin tmax形式的二元向量]</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（_,LineSpec)</td> 
 <td>指定线条样式、标记符号和线条颜色</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot(_Name,Value)</td> 
 <td>使用一个或多个名称-值对参数指定行属性</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（ax,_)</td> 
 <td>绘制到由x指定的轴中，而不是当前轴（GCA）。指定轴作为第一个输入参数</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>fplot（ )</td> 
 <td>根据输入返回函数行对象或参数化函数行对象</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>[X,Y] = fplot（f,lim,…)</td> 
 <td>返回横坐标与纵坐标的值给变量X和Y</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

以上。

**例9：**  
分别用fplot命令和plot命令作出函数y = sin（1/x），x ∈ \\in ∈\[0.01,0.02\]

>> x = linspace(0.01,0.02,50);
    >> y = sin(1./x);
    >> subplot(2,1,1),plot(x,y)
    >> subplot(2,1,1),fplot(@(x)sin(1./x),[0.01,0.02])

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

## 3.ezplot绘图命令 ##

对于符号函数，MATLAB也提供了一个专门的绘图命令 ——ezplot命令。利用这个命令可以很容易的将一个符号函数图形化。

ezplot命令的主要调用格式：

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <th>调用格式</th> 
 <th>说明</th> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>ezplot（f）</td> 
 <td>绘制函数f（x）在默认区间 x ∈ \in ∈[-2 π \pi π,2 π \pi π]上的图像，若f为隐函数f（x，y），则在默认区间x ∈ \in ∈[-2 π \pi π,2 π \pi π]，y ∈ \in ∈[-2 π \pi π,2 π \pi π]上绘制f（x，y）= 0的图像</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>ezplot（f，[a,b]）</td> 
 <td>绘制函数f（x）在默认区间 x ∈ \in ∈[a，b]上的图像，若f为隐函数f（x，y），则在默认区间x ∈ \in ∈[a，b]，y ∈ \in ∈[a，b]上绘制f（x，y）= 0的图像</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>ezplot（f，[xa,xb,ya,yb]）</td> 
 <td>对于隐函数f（x，y），则在区间x ∈ \in ∈[xa，xb]，y ∈ \in ∈[ya，yb]上绘制f（x，y）= 0的图像</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>ezplot（x,y）</td> 
 <td>在默认区间t ∈ \in ∈[0，2 π \pi π]上绘制x=x(t)，y=y(t)的图像</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>ezplot（x，y，[a,b]）</td> 
 <td>在默认区间t ∈ \in ∈[a,b]上绘制x=x(t)，y=y(t)的图像</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>ezplot（…，figure）</td> 
 <td>在指定的图形窗口中绘制函数图像</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**例10：**  
绘制隐函数f1=e2x，x ∈ \\in ∈\[ π \\pi π, π \\pi π\]图像。

>> syms x
    >> f1 = exp(2*x)*sin(2*x);
    >> subplot(2,2,1),ezplot(exp(2*x),[-pi,pi])
    >> subplot(2,2,2),ezplot(sin(2*x))
    >> subplot(2,2,3),ezplot(exp(2*x)+sin(2*x),[-pi,pi,0,2*pi])
    >> subplot(2,2,4),ezplot(f1,[-4*pi,4*pi])

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dhbmdxaW5nY2h1YW45Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

以上。

参考文档：  
1.[https://www.zybuluo.com/codeep/note/163962][https_www.zybuluo.com_codeep_note_163962]（Markdown 公式指导手册）  
2.[https://blog.csdn.net/katherine\_hsr/article/details/79179622][https_blog.csdn.net_katherine_hsr_article_details_79179622]（数学符号和公式）  
3.天工在线.中文版MATLAB2018从入门到精通（实战案例版）\[M\].北京:中国水利水电出版社,2018.

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[https_www.zybuluo.com_codeep_note_163962]: https://www.zybuluo.com/codeep/note/163962
[https_blog.csdn.net_katherine_hsr_article_details_79179622]: https://blog.csdn.net/katherine_hsr/article/details/79179622