3.1 二维曲线的绘制

3.1.1二维基本绘图命令

plot是Matlab二维绘图中最简单、最重要、使用最广泛的线性绘图函数。其格式如下：

plot(y)

plot(x,y)

plot(x,y,'参数')

plot(x1,y1, '参数1',x2,y2,'参数2',…)

说明：x，y分别是横坐标、纵坐标向量，x，y长度相同。参数只有y时，作图时横坐标是以1开始的自然数，与y等长。参数选项是一个字符串，决定二维图形的颜色、线型及数据点的图标。plot可以在同一坐标系中画多幅图形，x1，y1确定第一条曲线的坐标值，参数1为第一条曲线的选项参数；x2，y2为第二条曲线的坐标值，参数2为第二条曲线的选项参数；以此类推。

Matlab二维绘图常用的线段颜色、类型和数据点图标参数见表3-1。plot函数中的参数可以是表3-1所示三种类型之一，也可以是线段类型、数据点标识与颜色的组合，例如参数':bx'表示绘制蓝颜色，数据点为“×”并用虚线连接的输出曲线。没有参数时缺省规定一律用“实线”线型，按七种颜色次序进行着色。

表3-1 二维绘图常用的线段颜色、类型和数据点图标

[例3-1] 绘制（）的二维图形。

>> t=-2*pi:0.05*pi:2*pi;

>> y=sin(t);

>> plot(t,y);

输出图形如图3-1所示，plot(t,y)与plot(y)所做图形的区别只是横坐标值不同。当输入如下语句，输出波形如图3-2所示。

>> plot(t,y,':r<');

图3-1应用plot(t,y)绘制正弦信号波形     图3-2应用plot(t,y,'参数')绘制正弦信号波形

3.1.2图形修饰

1．坐标轴比例控制

axis函数实现对当前二维图形对象的x轴和y轴进行设置，其格式如下：

axis([xmin xmax ymin ymax])

说明：将图形的x轴范围限定在[xmin xmax]之间，y轴的范围限定在[ymin ymax ]之间。Matlab绘制图形时，按照给定的数据值确定坐标轴参数范围。

2．添加图形的标题

title命令可以实现为当前图形顶部添加标题，其格式如下：

title('字符串')

3. 添加坐标轴标志

xlabel、ylabel函数分别用于添加当前图形的x轴、y轴标注。格式如下：

xlabel('字符串')

ylabel('字符串')

说明：三维图形可以应用zlabel函数添加z轴标注。

4. 文本注释

text函数在二维坐标（x,y）处标注说明文字。格式如下：

text(x,y,'字符串')

5．图例注解

在当前图形中添加图例，可采用legend实现，其格式如下：

legend (字符串1,字符串2,…,参数)

说明：此函数在图中开启一个注解视窗，依据绘图的先后顺序，依次输出字符串对各个图形进行注解说明，参数用来确定注解视窗在图形中的位置。

6．标注中特殊符号的输入或标注文本显示控制

在标注过程中经常会遇到输入特殊符号的问题，如输入π、α、Δ等，Matlab提供了相应的字符转换。如“\pi”将显示输出π，“\alpha”将显示输出α，“\beta”将显示输出，“\psi”将显示输出，“\omega”将显示输出，“\Omega”将显示输出。

可以对标注文本进行显示控制，包括：\bf：表示黑体字；\it：表示斜体字；\rm：表示标准形式字体；fontname{fontname}：定义标注文字的字体；fontsize{fontsize}：定义标注文字的字号。

例如：为上例图形添加修饰。

>> axis([-7 7 -1.1 1.1]);

>> title('正弦曲线图形');

>> xlabel('x轴(0-2\pi)');

>> ylabel('y轴');

>> text(0,0,'原点','Fontsize',16);

>> legend('\it正弦');

输出图形结果如图3-3所示。

图3-3添加图形修饰的正弦曲线

3.1.3图形控制

1. 图形保持/解除

保持/解除当前图形窗口中内容的命令如下：

hold on/off

2．网格控制

在所绘的图形中添加/去掉网格线命令如下：

grid on/ off

3．图形窗口的分割

subplot用于分割图形显示窗口，其格式如下：

subplot(m,n,p)

subplot('position',[leftbottom width height])

说明：将当前窗口分割成m×n个小区域，并指定第p个区域为当前的绘图区域。区域的编号原则是“先上后下，先左后右”，最后一种格式指定作图位置。

4．指定图形窗口

绘图是在默认的figure No.1窗口中绘制，再次绘图后，前次图形将被覆盖，当需要多个图形窗口时，应用figure语句实现。它能产生或指定图形窗口绘图。其格式为：

figure(n)

5．交互式图形命令

从图形上获取数据，可应用ginput命令实现。格式如下：

 [x,y]=ginput(n)

说明：参数n是正整数，是通过鼠标从图上获得数据点的个数。x，y存储数据点坐标值。当ginput命令运行后，鼠标光标变成十字交叉形式，移动到待取坐标点，单击鼠标左键即可获得该点坐标，如次重复，直至取n个点。

gtext命令用于实现鼠标在特定处标注说明文字，其格式如下：

gtext ('字符串')

6．图形的填充

fill用于实现图形的填充。格式如下：

fill(x,y,'颜色参数')

说明：在由数据所构成的多边形内，用所指定的颜色填充。如果该多边形不是封闭的，则用初始点和终点的连线将其封闭。

[例3-2]分割窗口输出图形。

clf;clear;

t=-2*pi:0.05*pi:2*pi;

y1=sin(t);

y2=cos(t);

y3=sin(10*t).*sin(t);

subplot(2,2,1),plot(t,y1,'r');hold on ;plot(t,y2);

subplot(2,2,2),plot(t,y2,'b<');grid on;

subplot('position',[0.2,0.05,0.6,0.45]),plot(t,y3);

输出结果如图3-4所示。

图3-4图形窗口的分割例图

3.1.4特殊二维图形绘图

1. 绘制火柴杆图

离散序列数据绘图一般使用函数stem，其基本格式为：

stem(x,y)

stem(x,y,'filled')

说明：以向量x的各个元素为x坐标，以y向量的各个对应元素为y坐标，在(x,y)坐标点画一个空心小圆圈，并连接一条线段到x坐标轴，'filled'表示画实心的小圆圈。

2. 双纵坐标绘图命令

    当需要绘制横坐标同一比例尺，纵坐标比例尺不同时，应用plotyy实现。格式如下：

plotyy(x1,y1,x2,y2)

plotyy(x1,y1,x2,y2,'function1','function2')

说明：字符串function指定绘图函数生成图形，绘图函数可以是plot、semilogx、semilogy、loglog等，默认为plot。

3. 极坐标图形

    极坐标绘图应用polar函数实现，其常用格式如下：

polar(theta,radius)

说明：theta为极角，极角为弧度制，radius为极坐标矢径。

4. 对数坐标图形

Matlab提供的对数、半对数坐标绘图函数；其常用格式如下：

semilogx(x,y)

semilogy(x,y)

loglog(x,y)

说明：semilogx绘制半对数坐标图形，其中横轴取以10为底的对数坐标，纵轴为线性坐标。semilogy其纵轴取以10为底的对数坐标，横轴为线性坐标。loglog绘制坐标轴都取以10为底的对数坐标图形。三个函数对x，y的要求与plot函数相同。

[例3-3] 应用特殊二维图形命令绘图。

clear;

t1=0:0.1:2;

y1=exp(t1);

t2=0:0.01:20;

y21=200*exp(-0.05*t2).*sin(t2);

y22=0.8*exp(-0.5*t2).*sin(10*t2);

theta = 0:0.01:2*pi;

rho = sin(2*theta).*cos(2*theta);

t4=0:0.01:10;

y4=10.*exp(t4);

subplot(2,2,1),stem(t1,y1);

subplot(2,2,2),plotyy(t2,y21,t2,y22);

subplot(2,2,3),polar(theta,rho);

subplot(2,2,4),loglog(t4,y4);grid on

输出结果如图3-5所示。

图3-5应用特殊二维图形命令绘图

5. 饼图

饼图用来表示各元素占总和的百分比，绘饼图函数（pie）基本格式为：

pie(x)

pie(x,explode)

说明：饼图若x为向量，绘制x的每一元素占全部向量元素总和的百分比图形；若x为矩阵，绘制x的每一元素占全部矩阵元素总和的百分比的图形。参数explode是与x同长度的向量，用来决定是否从饼图中分离对应的一部分块，若为零，表示不分离；非零，则分离出来。

[例3-4] 用饼图表示学生成绩分布。

chengji=[15 30 40 10 5];

explode=[1 0 0 0 0];

pie(chengji,explode);

legend('优秀','良好','中等','及格','不及格');

输出结果如图3-6所示。

图3-6饼图

6. 条形图

条形图常用于对统计的数据进行作图。绘条形图函数（bar）其基本格式如下：

bar(x,y)

bar(x,y,width)

说明：x是横坐标向量，省略时默认为是1:m，m是y的向量长度；y是纵坐标，可以是向量或矩阵，当y是向量时，每一元素对应一个竖条，当y是矩阵时，将画出一组竖条。width是竖条宽度，默认0.8，如大于1，则条与条之间将重叠。另外bar3可以完成三维图形绘制。

例如用条形图显示上题学生成绩分布。输出结果如图3-7所示。

chengji=[15 30 40 10 5];

bar(chengji,0.6);

图3-7条形图

7. 直方图

直方图与条形图的形状相似，但直方图显示数据的分布规律，并具有统计功能。绘直方图函数hist基本格式如下：

hist(y,m)

[counts,centers]= hist(y,m)

说明：m是分段的个数，默认等距分10段，输出图形的每个条形线高度是落入每段内元素的计数值。y可是向量或矩阵，如果是矩阵则按列分段。counts是各段上的频率计数值，centers是 x轴上间隔位置向量。例如：

x = randn(1000,3);

hist(x);

[c,d]=hist(x)

输出图形如图3-8所示。

图3-8直方图