MATLAB绘图操作（二维+三维）

常用小技巧：

想知道哪些可用的函数，输入h = plot(...)，不加分号即可打印出句柄的属性

可以使用交互界面配合代码，例如在交互界面移动栏目获取坐标值，然后在代码中固定坐标值

一. 二维图像基本操作

1. 基础作图：plot, fplot, fimplicit与ezplot

①plot用于已知坐标作连续线图（注意：连续线图）

plot(Y)：若Y是向量，则图像横轴为序号，纵轴为Y值；若Y为矩阵，则绘制 Y 中各列对其行号的图（多条曲线），横轴的刻度范围是从 1 到 Y的行数。

plot(X, Y)：X, Y可以是向量（要求长度相同），可以是矩阵，也可以一个是向量一个是矩阵

plot(X1,Y1,...,Xn,Yn) 绘制多个 X、Y 对组的图，所有线条都使用相同的坐标区

②fplot用于已知显函数表达式或参数方程作函数图像

fplot(func)，函数func可以是公用函数名（.m文件名内单独的函数），也可以是私密函数名（脚本后面的函数），也可以是直接的函数表达式

fplot(func, lims)，其中lims限定自变量范围，lims=[XMIN XMAX YMIN YMAX] 或 [XMIN XMAX]

fplot(符号表达式1, 符号表达式2, lims)：新版本中fplot用于替代ezplot的画参数方程功能

• 注意：函数表达式要么必须定义符号变量，要么必须用匿名函数的形式加@；fimplicit中同理，也要注意

• 例：

fplot(@(t) 10*sin(t),@(t) 10*cos(t),[0,2*pi])
% 或
syms t
fplot(10*sin(t), 10*cos(t),[0,2*pi])

③fimplicit用于已知隐函数方程作函数图像

fimplicit(f) ：在默认区间 [-5 5]（对于 x 和 y）上绘制 f(x,y) = 0定义的隐函数

fimplicit(f,lims)

fimplicit(___,LineSpec)

fimplicit(___,Name,Value)

• 例：

h = fimplicit(@(x,y) y.*sin(x) + x.*cos(y) - 1);
h.Color = 'r';
h.LineStyle = '--';
h.LineWidth = 2;

④ezplot用于已知显函数、隐函数和参数方程作函数图象（不推荐）

• ezplot会逐渐被fimplicit和flot函数代替

• 函数fimplicit代替了ezplot画隐函数曲线的功能；fplot代替画参数方程的功能（虽然官网上只说了被fplot代替，没说fimplicit）

• 注意fplot仅支持一个变量，无法用于画隐函数曲线

2. 一些杂七杂八但很常用的操作

subplot(2,3,6) % 将多个图画到一张图上
plot(x2,y2)

% 用句柄进行画图操作,就不用在plot里添加一堆属性了：
h = plot(x,y);
h.LineWidth = 2; % 改变线宽
h.FontSize = 12 % 改变字体大小


title('线性电阻的伏安特性曲线') % 添加图表标题

text(0.8,200,'R1=9.99Ω') % 添加标注
text(5,50,'R2=1022Ω')
legend('10Ω','1kΩ');  % 添加图例


% 坐标轴 %

xlabel('电压U/V'); % 添加x轴名称
ylabel('电流I/mA'); 
xlim([2, 46]); % 设定x轴的绘制范围
set(gca,'XTick',[2:2:46]) % 改变x轴坐标间隔显示 这里间隔为2
set(gca,'FontSize',20); % 设置坐标轴的数字大小，包括legend文字大小：
axis equal % 坐标轴相等，长方形变正方形
axis off % 隐藏坐标轴


%在图中标出每一点纵坐标
for i=1:8
    text(x(1,i),y(1,i),num2str(y(1,i)));% num2str表示数字到字符的转换
end

%任意位置四舍五入
a=roundn(a,-4) % 保留四位小数

color bar % 添加颜色bar
h.AlphaData = .5; % 利用句柄改变图像透明度

fg1 = figure('numbertitle','off','name','自定义文件名'); 

• 注：如果subplot的话，无法画大标题

二. 二维图像进阶操作

0. gcf与gca

句柄	说明
gcf()	返回当前图形对象的句柄值，get current figure，通常不用
gca()	返回当前坐标轴对象的句柄值，get current axis

1. imagesc()

教程：https://www.cnblogs.com/MCSFX/p/11976372.html

• imagesc(A) 将数组 A 中的数据显示为一个图像，该图像使用颜色图中的全部颜色。A 的每个元素指定图像的一个像素的颜色。生成的图像是一个 m×n 像素网格，其中 m 和 n 分别是 A 中的行数和列数。这些元素的行索引和列索引确定了对应像素的中心

• 简单的说，就是显示RGB图像：一个数值对应一个颜色块，数值越相近颜色则越相近，数值相同则颜色相同

% 例子：研究9~24阶幻方矩阵的分布情况
for n = 1:16
    subplot(4,4,n)
    ord = n+8;
    m = magic(ord); % 幻方矩阵
    imagesc(m)
    title(num2str(ord))
    axis equal
    axis off
    color bar
end

• 应用：作热力图、等高线；向三维视图中的坐标区添加图像

Z = 10 + peaks; % 向上平移10，以便画xy平面上的图像
surf(Z)
hold on
imagesc(Z)

2. gscatter

• gscatter(x, y, group) 按分组绘制散点图

• gscatter(x, y, group, clr, sym, siz) 为每组设置颜色clr，符号sym和大小siz

例：

A=magic(6);
group=[1,2,3,3,2,3];
gscatter(A(:,1),A(:,2),group);
%	此处magic为神奇的幻方矩阵，虽然是6x6，但此处只用到了其第一列与第二列，以第一列为x，第二列为y，进行对应的group分组

3. 坐标轴的高级设置

教程：官网较全的总结，这里选取部分常用的

• xtickangle(ax, angle) 设置x轴刻度转过的角度，避免重叠

• xtickformat(ax, format) 将x轴刻度按规定格式显示

---

标识符	说明	显示结果
d或i	底数为10的有符号整数，精度指示有效位数	'%.4d' 0003
f	定点计数法，精度指示小数位数	'%.4f' 3.1416
e	指数计数法，精度指示小数位数	'%.4e' 3.1416×10
g	不带尾随零，精度指示最大小数位数	'%.4g' 3.1416

• xticks(x) 显示数组x处的刻度值

• xticklabels({'','',''}) 将x轴刻度值显示为{'...','...','...'}

• xlim([2, 46]) 设定x轴的绘制范围

• set(gca,'XTick',[2:2:46]) 改变x轴坐标间隔显示 这里间隔为2

• set(gca,'FontSize',20) 设置坐标轴的数字大小，包括legend文字大小

4. 等值线的绘制

教程：轩轩的CSDN

（见教程）

三. 三维图像基本操作

教程：较全的总结

①surf：绘制三维曲面

• surf(x, y, z)

x = 1:100; % 1x100矩阵
y = 101:200; % 1x100矩阵
z = x'*y % 100x100矩阵
surf(x, y, z);

• surf(z)：若z=mxn，则默认x=0:m, y=0:n

②mesh：绘制三维网格

• mesh(x,y,z)

③plot3：绘制三维曲线

• ①~③三者对比

t=-2:0.1:2;
s=-1:0.1:3
[x,y]=meshgrid(t,s);
z=x.*exp(-x.^2-y.^2);

subplot(1,3,1);
plot3(x,y,z);
title('三维曲线');

subplot(1,3,2);
mesh(x,y,z);
title('mesh');

subplot(1,3,3);
surf(x,y,z);
title('surf');

④fsurf与fmesh

• fsurf(x,y,z,[umin,umax,vmin,vmax]);

• 这两个函数就是用来绘制参数方程定义的三维曲面，和fplot3函数很像，需要用到函数句柄

• 例：作三维螺旋曲面

x=@(u,v) u*sin(v);
y=@(u,v) -u*cos(v);
z=@(u,v) v;

fsurf(x,y,z,[-5,5,-2,2]);
grid on;
title('螺旋曲面');
xlabel('x=usinv');
ylabel('y=-ucosv');
zlabel('z=v');

⑤meshgrid：创建网格

• [X,Y] = meshgrid(x,y)：根据向量x，y创建网格矩阵X，Y

• 这样子就可以直接用函数的形式，用自变量XY表示因变量Z了

x = 1:3;
y = 1:5;
[X,Y] = meshgrid(x,y)
Z = X.^2 + Y.^2

X = 5×3

     1     2     3
     1     2     3
     1     2     3
     1     2     3
     1     2     3

Y = 5×3

     1     1     1
     2     2     2
     3     3     3
     4     4     4
     5     5     5
     
Z = 5×3

     2     5    10
     5     8    13
    10    13    18
    17    20    25
    26    29    34

四. 三维图像进阶操作

①peaks

peaks 函数是一个典型的多元函数，本质上是一个二元高斯分布的概率密度函数，表达式如下： blockformula_editorf(x,y)=3(1−x)^2e^{−x^2−(y+1)^2}−10(\frac{1}{5}x−x^3−y^5)e^{−x^2−y^2}−\frac{1}{3}e^{−(x+1)^2−y^2}

• z = peaks：生成49x49的矩阵，默认x,y=0:49

• z = peaks(n)：生成nxn的矩阵，默认x,y=0:n

• peaks(n)：没有输出参数z时，这个函数可以直接进行绘制peaks，默认n为49

clc;clear;close all; % 1，1~5，5
figure(1);
z=peaks(5);
surf(z);

figure(2); % -3，-3~3，3
peaks(5);%没有输出值的peaks函数直接绘制表面图

[x,y,z]=peaks(5); % -3，-3~3，3
figure(3);
surf(x,y,z);%注意图像2和图像3坐标的差异性，相当于平移了

②view

• view可以改变对三维视图的视角

• view(3)：恢复默认的三视图视角

• view(ez,el)：设置方位角为ez，俯角为el：[0,0]为正视图，[90,0]为侧视图，[0,90]为俯视图

③颜色控制

教程：轩轩的CSDN

a) colormap

• 用于修改色轴，即修改图形的颜色

b) brighten

• 调整色轴明度

c) caxis

• 设置函数值映射到色轴两端的最大值与最小值，一般默认

d) colorbar

• 显示颜色条，分横条与竖条两种

e) surf属性

• 可以调整曲面透明度、网线颜色，作热力图等

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