B站台湾大学郭彦甫｜MATLAB 学习笔记｜05 初阶绘图 Basic Plotting

MATLAB学习笔记（05 初阶绘图 Basic Plotting）

1. plot()

plot(x,y);  %画出每个向量对(x,y)
plot(y);  %只给y，如果y是向量则软件会给x=[1:n]

2. hold on/off

需要在一张图上画两条曲线，需要用到 hold on/off

plot(cos(0:pi/20:2*pi)); 
plot(sin(0:pi/20:2*pi));
%只能得到最后画出的曲线

hold on
plot(cos(0:pi/20:2*pi)); 
plot(sin(0:pi/20:2*pi));
hold off
%在一张图上得到两条曲线

3. plot style

plot(x,y,'str') 将会使用在 str 定义中的格式画出每个向量对。

hold on
plot(cos(0:pi/20:2*pi),'or--' );  %表示marker为圆圈 (o) ，marker的颜色为红色 (r) ，线形为虚线 (--)
plot(sin(0:pi/20:2*pi));
hold off

4. legend()

在坐标区上添加图例

x=0:0.5:4*pi; 
y=sin(x);  
h=cos(x);  
w=1./(1+exp(-x)); 
g=(1(2*pi*2)^0.5).*exp((-1.*(x-2*pi).^2)./(2*2^2));

plot(x,y,'bd-',x,h,'gp:',x,w,'ro-',x,g,'c^-');

legend('sin(x)','cos(x)','Sigmoid','Gauss function');  %产生figure中右上角的图例

5. title() 和 label()

title() 添加图题
xlabel() 为 x 轴添加标签

x = 0:0.1:2*pi; 
y1 = sin(x); 
y2 = exp(-x);
plot(x, y1, '--*', x, y2, ':o'); 
xlabel('t = 0 to 2\pi');  %为X轴添加标题
ylabel('values of sin(t) and e^{-x}'); %为Y轴添加标题
title('Function Plots of sin(t) and e^{-x}');  %添加图题
legend('sin(t)','e^{-x}');  %添加图例

6. text() 和 annotation()

text(x,y,txt) 使用由 txt 指定的文本，向当前坐标区中的一个或多个数据点添加文本说明。

annotation(lineType,x,y) 创建一个在当前图窗中的两个点之间延伸的线条或箭头注释。将 lineType 指定为 'line'、'arrow'、'doublearrow' 或 'textarrow'。将 x 和 y 分别指定为 [x_begin, x_end] 和 [y_begin, y_end] 形式的二元素向量

x = linspace(0,3); 
y = x.^2.*sin(x); 
plot(x,y); 
line([2,2],[0,2^2*sin(2)]);

str = '$$ \int_{0}^{2} x^2\sin(x) dx $$';  %积分运算的Latex代码

text(0.25,2.5,str,'Interpreter','latex');  %在点 (0.25, 2.5) 上添加积分运算的文本说明

annotation('arrow','X',[0.32,0.5],'Y',[0.6,0.4]);  %在 (0.32, 0.6) 到 (0.5, 0.4) 两点之间延伸到箭头注释

P11 exercise:

题目：在一张图上画出两条关于t=1 to 2 的曲线，其中线 f 为黑线，线 g 为红圈。

$$f=t^{2} \quad \text { and } \quad g=\sin (2 \pi t)$$

同时，为每个坐标轴添加标签，图片增加图题和图例。

t=linspace(1,2);  %取1到2点100个等间距点作为一个行向量放到t中
f=t.^2;  
g=sin(2\pi.*t);

hold on
plot(t,f, 'k');  %曲线f为黑线
plot(t,g,'or');  %曲线g为红圈
hold off

xlabel('t= 1 to 2');
ylabel('values of t^{2} and sin(2\pit)');

title('Function Plots of t^{2} and sin(2\pit)');

legend('t^{2}','sin(2 \pi t)');

%clf命令为清除当前图像窗口中的内容

7. Modifying Properties of Object

P15 exercise:

运行代码：

x = linspace(0, 2*pi, 1000); y = sin(x);
plot(x,y); set(gcf, 'Color', [1 1 1]);  %gcf为图形的句柄，[1 1 1]表示RGB三色的比例

得到的figure如下：

可在图窗-查看-属性检查器中查看每个 object 的 handle 并修改。（object 包括 figure object、line object、axis object）

效果图如下：

8. 识别一个 object 的 handle

• 实用函数

Function	Purpose
gca	Return the handle of the “current” axes
gcf	Return the handle of the “current” figure
allchild	Find all children of specified objects
ancestor	Find ancestor of graphics object
delete	Delete an object
findall	Find all graphics objects

9. 取回和修改object中的参数

%get()：取回object中的参数
x = linspace(0, 2*pi, 1000); 
y = sin(x); 
h = plot(x,y); 
get(h)  %得到线h的参数，使用时需要注意句柄指向的对象是否存在，如果指向的曲线不存在，则会显示 "Invalid or deleted object." 。

>> Class_5
    AlignVertexCenters: off
            Annotation: [1×1 matlab.graphics.eventdata.Annotation]
          BeingDeleted: off
            BusyAction: 'queue'
         ButtonDownFcn: ''
              Children: [0×0 GraphicsPlaceholder]
%........
%省略很多参数

get(gca);  %得到坐标轴的参数

>> Class_5
                        ALim: [0 1]
                    ALimMode: 'auto'
                  AlphaScale: 'linear'
                    Alphamap: [0 0.0159 0.0317 0.0476 0.0635 … ]
           AmbientLightColor: [1 1 1]

%........
%省略很多参数

set(gca,'Xlim',[0, 2*pi]);  %设置X轴的范围
set(gca,'YLim',[-1.2,1.2]);  %设置Y轴的范围

得到修改坐标轴参数后的图：

10. 设置坐标轴的字体和刻度轴（Font and Tick of Axis）

set(gca, 'FontSize', 25);  %设置坐标轴的字体大小
set(gca, 'XTick', 0:pi/2:2*pi);   %设置坐标轴刻度的范围（就是坐标轴上的短线）

%%下面两句命令未在图中表示，只是列举出来，在运行代码的时候需要删除
set(gca, 'XTickLabel', 0:90:360);  %设置坐标轴刻度的标签（短线下面的数字）
text(0.25,2.5,str,'Interpreter','latex');  %在点 (0.25,2.5) 上添加积分运算的文本说明
%%

set(gca,'TickLabelInterpreter','latex');  %经过查阅help文档得知，symbol模式已经不再使用，此处将TickLabel的值选为latex，设置的标签需要用latex格式表示。

set(gca, ’XTickLabel‘, {’0‘, ’$\pi/2$‘, ’$\pi$‘, ’$3\pi/2$‘,’$2\pi$‘} );  %用latex格式表示0， pi/2， pi 等

11. 设置线的参数

set(h, 'LineStyle', '-.','LineWidth', 7.0, 'Color', 'g');  %设置线h的类型为点划线，线宽为7.0，颜色为绿色

delete(h);  %figure中将没有线h，但是仍有axis和figure

12. 标记点的参数 (Marker Specification)

x=rand(20,1);  %得到在区间 (0,1) 内均匀分布的数字所组成的20*1的矩阵

set(gca, 'FontSize', 18); 

plot(x,'-md','LineWidth', 2, 'MarkerEdgeColor', 'k',...
'MarkerFaceColor', 'g', 'MarkerSize', 10);  
%-md 表示实线、洋红色、菱形点，设置标记点Marker的边缘颜色为黑色 (k) ，标记点内部颜色为绿色 (g) ，标记点尺寸为 10 。

xlim([1, 20]);  %X轴的范围

P22 exercise:

要求：黑线变粗，红色的Marker face color为pink，坐标轴字体大小font size加大。

t= linspace(1, 2, 100); 
y1= t.^2;
y2= sin(2*pi.*t);


hold on
plot(t, y1, 'k','LineWidth', 5);
plot(t, y2, 'or', 'MarkerFaceColor', [0 0 0.8],...
    				'MarkerSize', 10 );
hold off

xlabel('Time (ms) ');
ylabel('f(t)');
title('Mini Assignment #1');
legend('t^2', 'sin(2\pit)', 'location', 'northwest');

%以上完成了line和figure的基本内容，下面对图例和坐标轴的字体大小和坐标轴刻度进行调整

set(gca,'FontSize', 30,'Xtick', [1: 0.2: 2],'Ytick', [-1: 1: 4]);

效果图如下：

13. 多图显示

x = -10:0.1:10; y1 = x.^2 - 8; y2 = exp(x); 
figure, plot(x,y1);  %两次figure可以画出两幅图 
figure, plot(x,y2);

figure('Position', [left, bottom, width, height]);  %设置figure的位置

设置规则如下：

subplot(m, n,1);  %subplot表示在一张图上表示多个小图，其中 m 为小图的行数，n 为小图的列数，1 为小图的顺序。

t = 0:0.1:2*pi; 
x = 3*cos(t); 
y = sin(t); 
subplot(2, 2, 1); plot(x, y); axis normal 
subplot(2, 2, 2); plot(x, y); axis square  %XY轴为等长的坐标轴，刻度不一定相等
subplot(2, 2, 3); plot(x, y); axis equal   %XY轴使用等长的刻度，长度一定相等
subplot(2, 2, 4); plot(x, y); axis equal tight  %数据范围是坐标轴刻度范围，得到的图片坐标轴与图形相切

14. Control Grid, Box, and Axis

Gird: 坐标区的网格
Box: 坐标区轮廓（似乎只有三维坐标系中才有）

函数名称	内容
grid on/off	Make the grid visible or invisible
box on/off	Make the box visible or invisible
axis on/off	Make the axes visible or invisible
axis normal	Automatically adjust the aspect ratio of the axes and the relative scaling of the data units
axis square	Make the current axes region square
axis equal	Set the aspect ratio so that the data units are the same in every direction
axis equal tight	Set the axis limits to the range of the data
axis image	Let the plot box fits tightly around the data
axis ij	Place the origin of the coordinate system in the
upper	left corner
axis xy	Place the origin in the lower left corner

15. 保存图片为文件

表达式：

saveas(gcf,'<filename>','<formattype>');

Option	Bitmap Image Format
'jpeg'	JPEG 24-bit
'png'	PNG 24-bit
'tiff'	TIFF 24-bit (compressed)
'bmpmono'	BMP Monochrome
'bmp'	BMP 24-bit
'bmp256'	BMP 8-bit (256 color, uses a fixed colormap)

Option	Vector Graphics Format
'pdf'	Full page Portable Document Format (PDF) color
'eps'	Encapsulated PostScript (EPS) Level 3 black and white
'epsc'	Encapsulated PostScript (EPS) Level 3 color
'meta'	Enhanced Metafile (Windows only)
'svg'	SVG (scalable vector graphics)
'ps'	Full-page PostScript (PS) Level 3 black and white
'psc'	Full-page PostScript (PS) Level 3 color