1、强 大 的 绘 图 功 能 是 Matlab 的 特 点 之 一 ， Matlab 提 供 了 一 系 列 的 绘 图 函 数 ，用 户 不 需 要 过 多 的 考 虑 绘 图 的 细 节 ， 只 需 要 给 出 一 些 基 本 参 数 就 能 得 到 所 需 图形 ， 这 类 函 数 称 为 高 层 绘 图 函 数 。 此 外 ， Matlab 还 提 供 了 直 接 对 图 形 句 柄 进 行 操作 的 低 层 绘 图 操 作 。 这 类 操 作 将 图 形 的 每 个 图 形 元 素 （ 如 坐 标 轴 、 曲 线 、 文 字 等 ）看 做 一 个 独 立 的 对 象 ， 系 统 给 每
2、 个 对 象 分 配 一 个 句 柄 ， 可 以 通 过 句 柄 对 该 图 形 元素 进 行 操 作 ， 而 不 影 响 其 他 部 分 。本 章 介 绍 绘 制 二 维 和 三 维 图 形 的 高 层 绘 图 函 数 以 及 其 他 图 形 控 制 函 数 的 使用 方 法 ， 在 此 基 础 上 ， 再 介 绍 可 以 操 作 和 控 制 各 种 图 形 对 象 的 低 层 绘 图 操 作 。一 二 维 绘 图二 维 图 形 是 将 平 面 坐 标 上 的 数 据 点 连 接 起 来 的 平 面 图 形 。 可 以 采 用 不 同 的 坐标 系 ， 如 直 角 坐 标 、 对 数 坐 标
3、 、 极 坐 标 等 。 二 维 图 形 的 绘 制 是 其 他 绘 图 操 作 的 基础 。 一 绘 制 二 维 曲 线 的 基 本 函 数在 Matlab 中 ， 最 基 本 而 且 应 用 最 为 广 泛 的 绘 图 函 数 为 plot， 利 用 它 可 以 在二 维 平 面 上 绘 制 出 不 同 的 曲 线 。1 plot 函 数 的 基 本 用 法plot 函 数 用 于 绘 制 二 维 平 面 上 的 线 性 坐 标 曲 线 图 ， 要 提 供 一 组 x 坐 标 和 对 应的 y 坐 标 ， 可 以 绘 制 分 别 以 x 和 y 为 横 、 纵 坐 标 的 二 维 曲 线
4、。 plot 函 数 的 应 用 格式 plot(x,y) 其 中 x,y 为 长 度 相 同 的 向 量 ， 存 储 x 坐 标 和 y 坐 标 。例 51 在 0,2pi区 间 ， 绘 制 曲 线程 序 如 下 ： 在 命 令 窗 口 中 输 入 以 下 命 令x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)程 序 执 行 后 ， 打 开 一 个 图 形 窗 口 ， 在 其 中 绘 制 出 如 下 曲 线注 意 ： 指 数 函 数 和 正 弦 函 数 之 间 要 用 点 乘 运 算 ， 因 为 二 者 是 向 量 。例 52 绘
5、制 曲 线这 是 以 参 数 形 式 给 出 的 曲 线 方 程 ， 只 要 给 定 参 数 向 量 ， 再 分 别 求 出 x,y 向 量即 可 输 出 曲 线 ：t=-pi:pi/100:pi;x=t.*cos(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y)程 序 执 行 后 ， 打 开 一 个 图 形 窗 口 ， 在 其 中 绘 制 出 如 下 曲 线以 上 提 到 plot 函 数 的 自 变 量 x,y 为 长 度 相 同 的 向 量 ， 这 是 最 常 见 、 最 基 本 的用 法 。 实 际 应 用 中 还 有 一 些 变 化 。 分 别 说 明 ：2 含
6、多 个 输 入 参 数 的 plot 函 数plot 函 数 可 以 包 含 若 干 组 向 量 对 ， 每 一 组 可 以 绘 制 出 一 条 曲 线 。 含 多 个 输 入参 数 的 plot 函 数 调 用 格 式 为 ： plot(x1， y1， x2， y2， ， xn， yn)如 下 列 命 令 可 以 在 同 一 坐 标 中 画 出 3 条 曲 线 。x=linspace(0,2*pi,100);plot(x,sin(x),x,2*sin(x),x,3*sin(x)当 输 入 参 数 有 矩 阵 形 式 时 ， 配 对 的 x,y 按 对 应 的 列 元 素 为 横 坐 标 和
7、纵 坐 标 绘制 曲 线 ， 曲 线 条 数 等 于 矩 阵 的 列 数 。x=linspace(0,2*pi,100);y1=sin(x);y2=2*sin(x);y3=3*sin(x);x=x;x;x;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x,cos(x)x,y 都 是 含 有 三 列 的 矩 阵 ， 它 们 组 成 输 入 参 数 对 ， 绘 制 三 条 曲 线 ； x 和 cos(x)又 组 成 一 对 ， 绘 制 一 条 余 弦 曲 线 。利 用 plot 函 数 可 以 直 接 将 矩 阵 的 数 据 绘 制 在 图 形 窗 体 中 ， 此 时 plot 函 数 将矩 阵 的 每
8、 一 列 数 据 作 为 一 条 曲 线 绘 制 在 窗 体 中 。 如A=pascal(5)A=1 1 1 1 11 2 3 4 51 3 6 10 151 4 10 20 351 5 15 35 70plot(A)3 含 选 项 的 plot 函 数Matlab 提 供 了 一 些 绘 图 选 项 ， 用 于 确 定 所 绘 曲 线 的 线 型 、 颜 色 和 数 据 点 标 记符 号 。 这 些 选 项 如 表 所 示 ：线 型 颜 色 标 记 符 号-实 线 b 蓝 色 .点 s 方 块: 虚 线 g 绿 色 o 圆 圈 d 菱 形-.点 划 线 r红 色 叉 号 朝 下 三 角 符
9、号- 双 划 线 c 青 色 + 加 号 朝 上 三 角 符 号m 品 红 * 星 号 朝 右 三 角 符 号k 黑 色 p 五 角 星w 白 色 h 六 角 星例 用 不 同 的 线 型 和 颜 色 在 同 一 坐 标 内 绘 制 曲 线 及 其 包 络 线 。x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,k:,x,y2,b-,x1,y3,rp);在 该 plot 函 数 中 包 含 了 3
10、组 绘 图 参 数 ， 第 一 组 用 黑 色 虚 线 画 出 两 条 包 络 线 ，第 二 组 用 蓝 色 双 划 线 画 出 曲 线 y， 第 三 组 用 红 色 五 角 星 离 散 标 出 数 据 点 。4 双 纵 坐 标 函 数 plotyy在 Matlab 中 ， 如 果 需 要 绘 制 出 具 有 不 同 纵 坐 标 标 度 的 两 个 图 形 ， 可 以 使 用plotyy 函 数 ， 它 能 把 具 有 不 同 量 纲 ， 不 同 数 量 级 的 两 个 函 数 绘 制 在 同 一 个 坐 标 中 ，有 利 于 图 形 数 据 的 对 比 分 析 。 使 用 格 式 为 ： p
11、lotyy(x1,y1,x2,y2)x1,y1 对 应 一 条 曲 线 ， x2,y2 对 应 另 一 条 曲 线 。 横 坐 标 的 标 度 相 同 ， 纵 坐 标 有两 个 ， 左 边 的 对 应 x1,y1 数 据 对 ， 右 边 的 对 应 x2,y2。例 ： （ 略 ）二 绘 制 图 形 的 辅 助 操 作绘 制 完 图 形 以 后 ， 可 能 还 需 要 对 图 形 进 行 一 些 辅 助 操 作 ， 以 使 图 形 意 义 更 加明 确 ， 可 读 性 更 强 。1 图 形 标 注在 绘 制 图 形 时 ， 可 以 对 图 形 加 上 一 些 说 明 ， 如 图 形 的 名 称
12、、 坐 标 轴 说 明 以 及图 形 某 一 部 分 的 含 义 等 ， 这 些 操 作 称 为 添 加 图 形 标 注 。 有 关 图 形 标 注 函 数 的 调 用格 式 为 ：title（ 图 形 名 称 ） （ 都 放 在 单 引 号 内 ）xlabel（ x 轴 说 明 ）ylabel（ y 轴 说 明 ）text（ x， y， 图 形 说 明 ）legend（ 图 例 1， 图 例 2， ） P190其 中 ， title、 xlabel 和 ylabel 函 数 分 别 用 于 说 明 图 形 和 坐 标 轴 的 名 称 。 text函 数 是 在 坐 标 点 （ x， y） 处
13、 添 加 图 形 说 明 。 （ P88 或 用 gtext 命 令 ） 。 legend 函 数用 于 绘 制 曲 线 所 用 线 型 、 颜 色 或 数 据 点 标 记 图 例 ， 图 例 放 置 在 空 白 处 ， 用 户 还 可以 通 过 鼠 标 移 动 图 例 ， 将 其 放 到 所 希 望 的 位 置 。 除 legend 函 数 外 ， 其 他 函 数 同样 适 用 于 三 维 图 形 ， 在 三 维 中 z 坐 标 轴 说 明 用 zlabel 函 数 。上 述 函 数 中 的 说 明 文 字 ， 除 了 使 用 标 准 的 ASCII 字 符 外 ， 还 可 以 使 用 La
14、Tex（ 一 种 流 行 的 数 学 排 版 软 件 ） 格 式 的 控 制 字 符 ， 这 样 就 可 以 在 图 形 上 添 加 希 腊 字符 ， 数 学 符 号 和 公 式 等 内 容 。 在 Matlab 支 持 的 LaTex 字 符 串 中 ， 用 bf,it,rm控 制 字 符 分 别 定 义 黑 体 、 斜 体 和 正 体 字 符 ， 受 LaTex 字 符 串 控 制 部 分 要 加 大 括 号括 起 来 。 例 如 ， text(0.3， 0.5， theusfulbfMATLAB)， 将 使 MATLAB 一 词黑 体 显 示 。 一 些 常 用 的 LaTex字 符 见
15、 表 ， 各 个 字 符 可 以 单 独 使 用 也 可 以 和 其 他 字符 及 命 令 配 合 使 用 。 如 text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将 得 到 标 注 效 果 。标 识 符 符 号 标 识 符 符 号 标 识 符 符 号alpha epsilon inftybeta eta intgamma Gamma partialdelta Delta leftarrowtheta Theta rightarrowlambda Lambda downarrowxi Xi uparrowpi Pi divomega Omega timessigma Sigma pm
16、phi Phi leqpsi Psi geqrho tau neqmu zeta forallnu chi exists2 坐 标 控 制在 绘 制 图 形 时 ， Matlab 可 以 自 动 根 据 要 绘 制 曲 线 数 据 的 范 围 选 择 合 适 的 坐 标刻 度 ， 使 得 曲 线 能 够 尽 可 能 清 晰 的 显 示 出 来 。 所 以 ， 一 般 情 况 下 用 户 不 必 选 择 坐标 轴 的 刻 度 范 围 。 但 是 ， 如 果 用 户 对 坐 标 不 满 意 ， 可 以 利 用 axis 函 数 对 其 重 新设 定 。 其 调 用 格 式 为axis（ xminx
17、maxyminymaxzminzmax）如 果 只 给 出 前 四 个 参 数 ， 则 按 照 给 出 的 x、 y 轴 的 最 小 值 和 最 大 值 选 择 坐 标系 范 围 ， 绘 制 出 合 适 的 二 维 曲 线 。 如 果 给 出 了 全 部 参 数 ， 则 绘 制 出 三 维 图 形 。axis 函 数 的 功 能 丰 富 ， 其 常 用 的 用 法 有 ：axiseql ： 纵 横 坐 标 轴 采 用 等 长 刻 度axissqre： 产 生 正 方 形 坐 标 系 （ 默 认 为 矩 形 ）axisauto： 使 用 默 认 设 置axisoff： 取 消 坐 标 轴axis
18、on ： 显 示 坐 标 轴还 有 ： 给 坐 标 加 网 格 线 可 以 用 grid 命 令 来 控 制 ， gridon/off命 令 控 制 画 还 是不 画 网 格 线 ， 不 带 参 数 的 grid 命 令 在 两 种 之 间 进 行 切 换 。给 坐 标 加 边 框 用 box 命 令 控 制 。 和 grid 一 样 用 法例 ： 绘 制 分 段 函 数 ， 并 添 加 图 形 标 注 。 （ 略 ）3 图 形 保 持一 般 情 况 下 ， 每 执 行 一 次 绘 图 命 令 ， 就 刷 新 一 次 当 前 图 形 窗 口 ， 图 形 窗 口 原有 图 形 将 不 复 存 在
19、 ， 如 果 希 望 在 已 经 存 在 的 图 形 上 再 继 续 添 加 新 的 图 形 ， 可 以 使用 图 形 保 持 命 令 hold。 holdon/off 命 令 是 保 持 原 有 图 形 还 是 刷 新 原 有 图 形 ， 不 带参 数 的 hold命 令 在 两 者 之 间 进 行 切 换 。例 ： （ 略 ）4 图 形 窗 口 分 割在 实 际 应 用 中 ， 经 常 需 要 在 一 个 图 形 窗 口 中 绘 制 若 干 个 独 立 的 图 形 ， 这 就 需要 对 图 形 窗 口 进 行 分 割 。 分 割 后 的 图 形 窗 口 由 若 干 个 绘 图 区 组 成
20、， 每 一 个 绘 图 区可 以 建 立 独 立 的 坐 标 系 并 绘 制 图 形 。 同 一 图 形 窗 口 下 的 不 同 图 形 称 为 子 图 。Matlab 提 供 了 splot 函 数 用 来 将 当 前 窗 口 分 割 成 若 干 个 绘 图 区 ， 每 个 区 域 代 表 一 个 独 立 的 子 图 ，也 是 一 个 独 立 的 坐 标 系 ， 可 以 通 过 splot 函 数 激 活 某 一 区 ， 该 区 为 活 动 区 ， 所 发 出 的 绘 图 命 令 都 是 作 用 于 该 活 动 区 域 。调 用 格 式 ：splot（ m， n， p）该 函 数 把 当 前
21、 窗 口 分 成 mn 个 绘 图 区 ， m 行 ， 每 行 n 个 绘 图 区 ， 区 号 按 行优 先 编 号 。 其 中 第 p 个 区 为 当 前 活 动 区 。 每 一 个 绘 图 区 允 许 以 不 同 的 坐 标 系 单 独绘 制 图 形 。例 ： （ 略 ）三 绘 制 二 维 图 形 的 其 他 函 数1 其 他 形 式 的 线 性 直 角 坐 标 图在 线 性 直 角 坐 标 中 ， 其 他 形 式 的 图 形 有 条 形 图 、 阶 梯 图 、 杆 图 和 填 充 图 等 ，所 采 用 的 函 数 分 别 为 ：bar（ x， y， 选 项 ） 选 项 在 单 引 号 中
22、stairs（ x， y， 选 项 ）stem（ x， y， 选 项 ）fill（ x1， y1， 选 项 1， x2， y2， 选 项 2， ）前 三 个 函 数 和 plot 的 用 法 相 似 ， 只 是 没 有 多 输 入 变 量 形 式 。 fill 函 数 按 向 量元 素 下 标 渐 增 次 序 依 次 用 直 线 段 连 接 x， y 对 应 元 素 定 义 的 数 据 点 。例 5-8： 分 别 以 条 形 图 、 填 充 图 、 阶 梯 图 和 杆 图 形 式 绘 制 曲 线x=0:0.35:7;y=2*exp(-0.5*x);splot(2,2,1);bar(x,y,g)
23、;title(bar(x,y,g);axis(0,7,0,2);splot(2,2,2);fill(x,y,r);title(fill(x,y,r);axis(0,7,0,2);splot(2,2,3);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b);axis(0,7,0,2);splot(2,2,4);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,0,2);2 极 坐 标 图polar 函 数 用 来 绘 制 极 坐 标 图 ， 调 用 格 式 为 ：polar（ theta， rho， 选 项 ）其 中 ， theta 为 极 坐 标 极
24、 角 ， rho 为 极 径 ， 选 项 的 内 容 和 plot 函 数 相 似 。例 5-9： 绘 制 的 极 坐 标 图theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(3*theta).*cos(5*theta);polar(theta,rho,r);3 对 数 坐 标 图在 实 际 应 用 中 ， 经 常 用 到 对 数 坐 标 ， Matlab 提 供 了 绘 制 对 数 和 半 对 数 坐 标 曲线 的 函 数 ， 其 调 用 格 式 为 ：semilogx（ x1， y1， 选 项 1， x2， y2， 选 项 2， ）semilogy（ x1， y1， 选 项 1， x2，
25、 y2， 选 项 2， ）loglog（ x1， y1， 选 项 1， x2， y2， 选 项 2， ）这 些 函 数 中 选 项 的 定 义 和 plot 函 数 完 全 一 样 ， 所 不 同 的 是 坐 标 轴 的 选 取 。semilogx 函 数 使 用 半 对 数 坐 标 ， x 轴 为 常 用 对 数 刻 度 ， 而 y 轴 仍 保 持 线 性 刻 度 。semilogy 恰 好 和 semilogx 相 反 。 loglog 函 数 使 用 全 对 数 坐 标 ， x、 y 轴 均 采 用 对数 刻 度 。例 ： 略4 对 函 数 自 适 应 采 样 的 绘 图 函 数5 其
26、他 形 式 的 二 维 图 形二 三 维 绘 图一 绘 制 三 维 曲 线 的 基 本 函 数最 基 本 的 三 维 图 形 函 数 为 plot3， 它 将 二 维 绘 图 函 数 plot 的 有 关 功 能 扩 展 到三 维 空 间 ， 可 以 用 来 绘 制 三 维 曲 线 。 其 调 用 格 式 为 ：plot3（ x1， y1， z1， 选 项 1， x2， y2， z2， 选 项 2， ）其 中 每 一 组 x， y， z 组 成 一 组 曲 线 的 坐 标 参 数 ， 选 项 的 定 义 和 plot 的 选 项 一样 。 当 x， y， z 是 同 维 向 量 时 ， 则 x
27、， y， z 对 应 元 素 构 成 一 条 三 维 曲 线 。 当 x，y， z 是 同 维 矩 阵 时 ， 则 以 x， y， z 对 应 列 元 素 绘 制 三 维 曲 线 ， 曲 线 条 数 等 于 矩阵 的 列 数 。例 513 绘 制 空 间 曲 线该 曲 线 对 应 的 参 数 方 程 为t=0:pi/50:2*pi;x=8*cos(t);y=4*sqrt(2)*sin(t);z=-4*sqrt(2)*sin(t);plot3(x,y,z,p);title(Linein3-DSpace);text(0,0,0,origin);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(
28、Z);grid;二 三 维 曲 面1 平 面 网 格 坐 标 矩 阵 的 生 成当 绘 制 z=f(x,y)所 代 表 的 三 维 曲 面 图 时 ， 先 要 在 xy 平 面 选 定 一 矩 形 区 域 ， 假定 矩 形 区 域 为 D a,bc,d， 然 后 将 a,b在 x 方 向 分 成 m 份 ， 将 c,d在 y 方 向分 成 n 份 ， 由 各 划 分 点 做 平 行 轴 的 直 线 ， 把 区 域 D 分 成 mn 个 小 矩 形 。 生 成 代表 每 一 个 小 矩 形 顶 点 坐 标 的 平 面 网 格 坐 标 矩 阵 ， 最 后 利 用 有 关 函 数 绘 图 。产 生
29、平 面 区 域 内 的 网 格 坐 标 矩 阵 有 两 种 方 法 ：利 用 矩 阵 运 算 生 成 。x=a:dx:b;y=(c:dy:d);X=ones(size(y)*x;Y=y*ones(size(x);经 过 上 述 语 句 执 行 后 ， 矩 阵 X 的 每 一 行 都 是 向 量 x， 行 数 等 于 向 量 y 的 元 素个 数 ， 矩 阵 Y 的 每 一 列 都 是 向 量 y， 列 数 等 于 向 量 x 的 元 素 个 数 。利 用 meshgrid 函 数 生 成 ；x=a:dx:b;y=c:dy:d;X,Y=meshgrid(x,y);语 句 执 行 后 ， 所 得
30、到 的 网 格 坐 标 矩 阵 和 上 法 ， 相 同 ， 当 x=y 时 ， 可 以 写 成meshgrid(x)2 绘 制 三 维 曲 面 的 函 数Matlab 提 供 了 mesh 函 数 和 surf 函 数 来 绘 制 三 维 曲 面 图 。 mesh 函 数 用 来 绘 制三 维 网 格 图 ， 而 surf 用 来 绘 制 三 维 曲 面 图 ， 各 线 条 之 间 的 补 面 用 颜 色 填 充 。 其 调用 格 式 为 ：mesh（ x， y， z， c）surf（ x， y， z， c）一 般 情 况 下 ， x， y， z 是 维 数 相 同 的 矩 阵 ， x， y
31、是 网 格 坐 标 矩 阵 ， z 是 网 格点 上 的 高 度 矩 阵 ， c 用 于 指 定 在 不 同 高 度 下 的 颜 色 范 围 。 c 省 略 时 ， Matlab 认 为c=z， 也 即 颜 色 的 设 定 是 正 比 于 图 形 的 高 度 的 。 这 样 就 可 以 得 到 层 次 分 明 的 三 维图 形 。 当 x， y 省 略 时 ， 把 z 矩 阵 的 列 下 标 当 作 x 轴 的 坐 标 ， 把 z 矩 阵 的 行 下 标当 作 y 轴 的 坐 标 ， 然 后 绘 制 三 维 图 形 。 当 x， y 是 向 量 时 ， 要 求 x 的 长 度 必 须 等于 z
32、 矩 阵 的 列 ， y 的 长 度 必 须 等 于 必 须 等 于 z 的 行 ， x， y 向 量 元 素 的 组 合 构 成 网格 点 的 x， y 坐 标 ， z 坐 标 则 取 自 z 矩 阵 ， 然 后 绘 制 三 维 曲 线 。例 515 用 三 维 曲 面 图 表 现 函 数 ：为 了 便 于 分 析 三 维 曲 面 的 各 种 特 征 ， 下 面 画 出 3 种 不 同 形 式 的 曲 面 。%program1x=0:0.1:2*pi;x,y=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x);mesh(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-ax
33、is),zlabel(z-axis);title(mesh);pause;%program2x=0:0.1:2*pi;x,y=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x);surf(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(surf);pause;%program3x=0:0.1:2*pi;x,y=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x);plot3(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);title(plot3-1);grid;
34、程 序 执 行 结 果 分 别 如 上 图 所 示 。 从 图 中 可 以 发 现 ， 网 格 图 （ mesh） 中 线 条有 颜 色 ， 线 条 间 补 面 无 颜 色 。 曲 面 图 （ surf） 的 线 条 都 是 黑 色 的 ， 线 条 间 补 面 有颜 色 。 进 一 步 观 察 ， 曲 面 图 补 面 颜 色 和 网 格 图 线 条 颜 色 都 是 沿 z 轴 变 化 的 。 用plot3 绘 制 的 三 维 曲 面 实 际 上 由 三 维 曲 线 组 合 而 成 。 可 以 分 析 plot（ x， y， z）所 绘 制 的 曲 面 的 特 征 。例 516 绘 制 两 个
35、直 径 相 等 的 圆 管 相 交 的 图 形 。m=30;z=1.2*(0:m)/m;r=ones(size(z);theta=(0:m)/m*2*pi;x1=r*cos(theta);y1=r*sin(theta);%生 成 第 一 个 圆 管 的 坐 标 矩 阵z1=z*ones(1,m+1);x=(-m:2:m)/m;x2=x*ones(1,m+1);y2=r*cos(theta);%生 成 第 一 个 圆 管 的 坐 标 矩 阵z2=r*sin(theta);surf(x1,y1,z1); %绘 制 竖 立 的 圆 管axiseql,axisoffholdonsurf(x2,y2,z
36、2); %绘 制 平 放 的 圆 管axiseql,axisofftitle(两 个 等 直 径 圆 管 的 交 线 );holdoff例 517 分 析 由 函 数 构 成 的 曲 面 形 状 与 平 面 z=a 的 交 线 。此 外 ， 还 有 两 个 和 mesh 函 数 相 似 的 函 数 ， 即 带 等 高 线 的 三 维 网 格 曲 面 函 数meshc 和 带 底 座 的 三 维 网 格 曲 面 函 数 meshz， 其 用 法 和 mesh 类 似 。 不 同 的 是 ，meshc 还 在 xy 平 面 上 绘 制 曲 面 在 z 轴 方 向 的 等 高 线 ， meshz 还
37、 在 xy 平 面 上 绘 制曲 面 的 底 座 。surf 函 数 也 有 两 个 类 似 的 函 数 ， 即 具 有 等 高 线 的 曲 面 函 数 surfc 和 具 有 光 照效 果 的 曲 面 函 数 surfl。例 518 在 xy 平 面 内 选 择 -8,8 8,8绘 制 函 数 ，x,y=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.2+y.2)./sqrt(x.2+y.2+eps);splot(2,2,1);meshc(x,y,z);title(meshc);splot(2,2,2);meshz(x,y,z);title(meshz);splot(2,2,
38、3);surfc(x,y,z);title(surfc);splot(2,2,4);surfl(x,y,z);title(surfl);3 标 准 三 维 曲 面Matlab 提 供 了 一 些 函 数 用 于 绘 制 标 准 三 维 曲 面 ， 这 些 函 数 可 以 产 生 相 应 的 绘图 数 据 ， 常 用 于 三 维 图 形 的 演 示 。 如 ， sphere 函 数 和 cylinder 函 数 分 别 用 于 绘 制三 维 球 面 和 柱 面 。 sphere 函 数 的 调 用 格 式 为 ：x,y,z=sphere(n);该 函 数 将 产 生 （ n+1） （ n+1 矩
39、 阵 x， y， z 。 采 用 这 三 个 矩 阵 可 以 绘 制 出圆 心 位 于 原 点 、 半 径 为 1 的 单 位 球 体 。 若 在 调 用 该 函 数 时 不 带 输 出 参 数 ， 则 直 接绘 制 所 需 球 面 。 n 决 定 了 球 面 的 圆 滑 程 度 ， 其 默 认 值 为 20。 若 n 值 取 的 比 较 小 ，则 绘 制 出 多 面 体 的 表 面 图 。cylinder 函 数 的 调 用 格 式 为 ：x， y， z cylinder（ R， n）其 中 R 是 一 个 向 量 ， 存 放 柱 面 各 个 等 间 隔 高 度 上 的 半 径 ， n 表
40、示 在 圆 柱 圆 周上 有 n 个 间 隔 点 ， 默 认 有 20 个 间 隔 点 。 如 ： cylinder（ 3） 生 成 一 个 圆 柱 ， cylinder（ 10， 1） 生 成 一 个 圆 锥 。 而 t=0:pi/100:4*pi;R=sin(t); cylinder(R,30);生 成 一 个正 弦 圆 柱 面 。另 外 Matlab 还 提 供 了 一 个 peaks 函 数 ， 称 为 多 峰 函 数 ， 常 用 于 三 维 曲 面 的 演示 。 该 函 数 可 以 用 来 生 成 绘 图 数 据 矩 阵 ， 矩 阵 元 素 由 函 数 ：在 矩 形 区 域 33 3
41、3的 等 分 网 格 点 上 的 函 数 值 确 定 。 如 ： z=peaks（ 30）将 生 成 一 个 3030 矩 阵 ，例 519 绘 制 标 准 三 维 曲 面 图 形t=0:pi/20:2*pi;x,y,z=cylinder(2+sin(t),30);splot(1,3,1);surf(x,y,z);splot(1,3,2);x,y,z=sphere;surf(x,y,z);splot(1,3,3);x,y,z=peaks(30);meshz(x,y,z);3 其 他 三 维 图 形 。在 介 绍 二 维 图 形 时 ， 曾 经 提 到 条 形 图 、 杆 图 、 饼 图 和 填
42、 充 图 等 特 殊 图 形 ， 它们 还 可 以 以 三 维 形 式 出 现 ， 其 函 数 分 别 为 bar3， stem3， pie3 和 fill3。bar3 绘 制 三 维 条 形 图 ， 常 用 格 式 为 ：bar3（ y） ；bar3（ x， y）在 第 一 种 格 式 中 ， y 的 每 个 元 素 对 应 于 一 个 条 形 。 第 二 种 格 式 在 x 指 定 的 位置 上 绘 制 y 中 元 素 的 条 形 图 。stem3 函 数 绘 制 离 散 序 列 数 据 的 三 维 杆 图 ， 常 用 格 式 为 ：stem3（ z）stem3（ x， y， z）第 一
43、种 格 式 将 数 据 序 列 z 表 示 为 从 xy 平 面 向 上 延 伸 的 杆 图 ， x 和 y 自 动 生成 。 第 二 种 格 式 在 x 和 y 指 定 的 位 置 上 绘 制 数 据 序 列 z 的 杆 图 ， x， y， z 的 维 数要 相 同 。pie3 函 数 绘 制 三 维 饼 图 ， 常 用 格 式 为 ：pie3（ x）x 为 向 量 ， 用 x 中 的 数 据 绘 制 一 个 三 维 饼 图 。fill3函 数 可 在 三 维 空 间 内 绘 制 出 填 充 过 的 多 边 形 ， 常 用 格 式 为 ：fill3（ x， y， z， c）用 x， y， z
44、 做 多 边 形 的 顶 点 ， 而 c 指 定 了 填 充 的 颜 色 。例 520 绘 制 三 维 图 形 。1 绘 制 魔 方 阵 的 三 维 条 形 图 2 以 三 维 杆 图 形 式 绘 制 曲 线 y=2sinx 3 已 知 x 2347,1827,2043,3025 ， 绘 制 三 维 饼 图 4 用 随 机 的 顶 点 坐 标 值 画 出 5 个 黄 色三 角 形splot(2,2,1);bar3(magic(4);splot(2,2,2);y=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);splot(2,2,3);pie3(2347,1827,2043,3025)
45、;splot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),y);除 了 上 面 讨 论 的 三 维 图 形 外 ， 常 用 的 图 形 还 有 瀑 布 图 和 三 维 曲 面 的 等 高 线图 。 绘 制 瀑 布 图 用 waterfall 函 数 ， 用 法 和 meshz 函 数 相 似 ， 只 是 它 的 网 格 线 在 x轴 方 向 出 现 ， 具 有 瀑 布 效 果 。 等 高 线 图 分 二 维 和 三 维 两 种 形 式 ， 分 别 使 用 函 数contour 和 contour3 绘 制 。例 521 绘 制 多 峰 函 数 的 瀑
46、布 图 和 等 高 线 图 。splot(1,2,1);X,Y,Z=peaks(30);waterfall(X,Y,Z);xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);splot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,k);%其 中 12 代 表 高 度 的 等 级 数xlabel(XX);ylabel(YY);zlabel(ZZ);三 三 维 图 形 的 精 细 处 理一 视 点 处 理在 日 常 生 活 中 ， 从 不 同 的 角 度 观 察 物 体 ， 所 看 到 的 物 体 形 状 是 不 一 样 的 。 同样 ， 从 不 同 视 点 绘 制 的 三 维
47、 图 形 的 形 状 也 是 不 一 样 的 。 视 点 位 置 可 由 方 位 角 和 仰角 表 示 。方 位 角Matlab 提 供 了 设 置 视 点 的 函 数 view， 其 调 用 格 式 为 ：view（ az， el）其 中 az 为 方 位 角 ， el 为 仰 角 ， 它 们 均 以 度 为 单 位 。 系 统 默 认 的 视 点 定 义 为方 位 角 为 -37.5 度 ， 仰 角 30 度 。例 522 从 不 同 视 点 绘 制 多 峰 函 数 曲 面 。splot(2,2,1);mesh(peaks);view(-37.5,30);title(1);splot(2,
48、2,2);mesh(peaks);view(0,90);title(2);splot(2,2,3);mesh(peaks);view(90,0);title(3);splot(2,2,4);mesh(peaks);view(-7,-10);title(4);二 色 彩 处 理三 图 形 的 裁 剪 处 理Matlab 定 义 的 NaN 常 数 可 以 用 于 表 示 那 些 不 可 使 用 的 数 据 ， 利 用 这 些 特 性 ，可 以 将 图 形 中 需 要 裁 剪 部 分 对 应 的 函 数 值 设 置 成 NaN， 这 样 在 绘 制 图 形 时 ， 函数 值 为 NaN 的 部 分 将 不 显 示 出 来 ， 从 而 达 到 对 图 形 进 行 裁 剪 的 目 的 。 例 如 ， 要削 掉 正 弦 波 顶 部 或 底 部 大 于 0.5 的 部 分 ， 可 使 用 下 面 的 程 序 。x=0:pi/10:4*pi;y=sin(x);i=find(abs(y)0.5);x(i)=NaN;plot(x,y);例 524 绘 制 两 个 球 面 ， 其 中 一 个 在 另 一 个 里 面 ， 将 外 面 的 球 裁 掉 一 部 分 ，以 便 能 看 到 里 面 的 球 。x,y,z
