MATLAB 绘图 | 小灰灰灰灰的博客

# 按自变量、因变量值绘图

这个方法的实现是：将输入的 n 个点中，相邻两个点都用直线连接。当点足够密时，可以认为曲线是平滑的了。需要散点图在最后加一个参数 .。

# 已知表达式

xx = linspace(0, 2*pi, 100);
yy = sin(xx);
plot(xx,yy);

# 参数方程

t = linspace(0,2*pi,100);
x1 = r*cos(t);
y1 = r*sin(t);
plot(x1,y1)

# plot 散点图

plot(1:5, 1:5, '.'); % 另可用 `o`, `*`

# 按符号函数绘图

官方文档 (opens new window)

fplot 可以直接传函数进去（推荐用符号函数，用匿名函数会警告）。传一个函数即是普通函数，传两个就是参数方程。区间用一个二元向量 [1 2]表示。

fplot(f)
fplot(f,xinterval)
fplot(funx,funy)
fplot(funx,funy,tinterval)

# ezplot（不知道是什么）

ezplot(sin(x)/x);
ezplot(t,t^2,[1,2]);

# scatter 散点图

后来老师讲了带参数的 plot，真香。

for i = 1:10
    scatter(i,rand()), hold on;
end

使用实心圆可以使用 scatter(i,rand(), 8, 'filled')。

# histogram 直方图

旧版使用 hist，新版使用 histogram。

输入一个向量，绘出 x 的每个元素的直方图。

其中，默认把 x 的值分为 10 个区间。

# 三维线图

plot3，和 plot 用法类似，给定 n 个点的 (x, y, z) 坐标，plot3 绘制其连起来的线图。

# 三维面图

surf 三维面图要稍微麻烦一点，需要给定 X, Y, Z 三个矩阵（而不是向量），其中 X, Y 可以用 meshgrid 函数和 x, y 的 n 个坐标进行生成。

下面的代码将生成抛物线 $z=x^2+y^2$ 在 [-5,5] 的范围。

x = -5:0.1:5;
y = -5:0.1:5;
[X, Y] = meshgrid(x, y);
Z = X.^2 + Y.^2;
surf(X,Y,Z);

MATLAB 自带了生成绘制标准球（sphere）、椭球（ellipsoid）和标准圆柱侧面（cylinder）的 X,Y,Z 的函数。

如果想要生成其他大小、位置的球/圆柱，可以考虑坐标变换。下面的代码生成了半径为 R，球心在 [-R, -R, L] 的球。

[x1, y1, z1] = sphere;
x1 = x1 * R - R;
y1 = y1 * R - R;
z1 = z1 * R + L;
surf(x1, y1, z1);

也可以手算得到 X, Y, Z：

close all
a = 6000;
b = 5000;
[r,t]=meshgrid(linspace(0,a,50),linspace(0,2*pi,50));
x=r.*cos(t); y=r.*sin(t);
z = b*sqrt(1-(x.^2+y.^2)/(a*a));
z = real(z);
surf(x,y,z);
hold on;
surf(x,y,-z)
axis equal

如果给定函数和范围想要直接画出图形，可以改用 fsurf。

# mesh 散点图

# 动画程序框架

动画框架即是播放一张图片，然后暂停 0.05s。

显然，如果绘图过程耗时远小于 0.05s，则可以做出 20 帧的动画。

close all;
N = 100;
for i=1:N
    hold off;
    % ... 绘图语句
    hold on;
    % ... 绘图语句
    % ... 绘图语句
    % 完成绘图后暂停
    pause(0.05);
end;

# image 输出图片

background = imread('Snakes_And_Ladder.png');
image(background);

输出了以后还可以用 hold on; plot 在图上绘制几何图形，每个像素为一个单位长度。但需要注意，该图的原点在左上角，x、y 轴的正方向分别为右方、下方。

提示：还可以使用 axis equal off 来保持图片的长宽比，然后隐藏坐标轴。

# 输出视频

输出视频的原理是将绘图窗口（gcf 为当前绘图窗口）的图片插入视频，最后导出一个 30 帧的视频。

下面用到了类的写法。

mp4 = VideoWriter('highway.mp4','MPEG-4');
mp4.open();
for i=1:N
    % 绘图
    mp4.writeVideo(getframe(gcf));
end
mp4.close();

# 图的注释、美化

# hold on

使用两个 plot （或其他画图语句）后，第二个会删掉前面的图并且重新画。

要想将两个图叠加在一起，需要在第一次绘图以后加一句 hold on。如：

plot(...);
hold on;
plot(...);
plot(...)

如下次绘图不想叠加了，就在这次绘图之后加一句 hold off 即可。

但请注意，hold on 和 hold off 的原理是设置图/表的 NextPlot 属性为 add 或 replace，并非立即刷新。在下次绘图时，会检查 NextPlot 的属性，再决定是否覆盖掉，还是将图形进行叠加。

因此，下图的代码中的 hold off 其实无意义。

plot(...);
hold off;
hold on;
plot(...);
plot(...)

另外，很神奇的是，在 MATLAB R2020a 中，rectangle 的语法很诡异。（在 MATLAB R2017a 中没有这个问题）

plot(...);
hold off;
rectangle();
hold on;
plot(...);
plot(...)

# 多图并排

subplot(1,2,1);
scatter(rand(1,10000),rand(1,10000))
subplot(1,2,2)；
scatter(rand(1,10000),rand(1,10000))

另外，从 R2019b 开始，您可以使用 tiledlayout 和 nexttile 函数显示平铺绘图。

x = linspace(0,10);
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
tiledlayout(2,1)

% Top plot
ax1 = nexttile;
plot(ax1,x,y1)

% Bottom plot
ax2 = nexttile;
plot(ax2,x,y2)

# 坐标轴格式调整

axis off     % 隐藏坐标轴
axis equal   % 使坐标轴的 x, y, z 轴单位长度相同

# 图的注释

plot(x,y);
title('y=f(x)')
xlabel('x'), ylabel('y')

# 线图的美化

h = plot(x1,y1, 'r-');      % 选择曲线颜色、线型   r 红色，k 黑色，b 蓝色，o 
set(h, 'linewidth' ,2);     % 调整线的属性
legend('X', 'Y');
axis([0 25 0 20])           % 调整坐标区的范围

# 散点图的美化

plot(d(:,1),y,'o','markersize',12)
set(gca,'fontsize',14)
set(gcf,'color','w')