作為一個(gè)功能強(qiáng)大的工具軟件,，Matlab具有很強(qiáng)的圖形處理功能,，提供了大量的二維,、三維圖形函數(shù)。由于系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和豐富的矩陣運(yùn)算,，所以在圖形處理方面方便又高效,。

一般來說，一個(gè)命令行輸入一條命令,，命令行以回車結(jié)束,。但一個(gè)命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號(hào)分隔,，若前一命令后帶有分號(hào),，則逗號(hào)可以省略。

如果一個(gè)命令行很長(zhǎng),，一個(gè)物理行之內(nèi)寫不下,，可以在第一個(gè)物理行之后加上3個(gè)小黑點(diǎn)并按下回車鍵，然后接著下一個(gè)物理行繼續(xù)寫命令的其他部分,。3個(gè)小黑點(diǎn)稱為續(xù)行符,，即把下面的物理行看作該行的邏輯繼續(xù)。

二維圖形

一,、 plot函數(shù)
① 函數(shù)格式：plot(x,y)  其中x和y為長(zhǎng)度相同
                    坐標(biāo)向量
     函數(shù)功能：以向量x,、y為軸，繪制曲線,。

【例】 在區(qū)間0≤X≤2?內(nèi),，繪制正弦曲線y=sin(x)

其程序?yàn)椋?br>x=0:pi/100:2*pi;  %必須加上分號(hào)，否則x直接顯示出來啦
y=sin(x); %必須加上分號(hào),，否則x直接顯示出來啦
plot(x,y)

【例】在0≤x≤2?區(qū)間內(nèi),，繪制曲線                     y=2e－0.5xcos(4πx)

程序如下：
x=0:pi/100:2*pi;
y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);
plot(x,y)

plot函數(shù)最簡(jiǎn)單的調(diào)用格式是只包含一個(gè)輸入?yún)?shù):
plot(x)
     在這種情況下,，當(dāng)x是實(shí)向量時(shí),，以該向量元素的下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線,，這實(shí)際上是繪制折線圖,。

②  含多個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)調(diào)用格式為： plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)

Ⅰ.當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，x1和y1,，x2和y2,，…，xn和yn分別組成一組向量對(duì)，每一組向量對(duì)的長(zhǎng)度可以不同,。每一向量對(duì)可以繪制出一條曲線,，這樣可以在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。
     Ⅱ.當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時(shí),，配對(duì)的x,y按對(duì)應(yīng)列元素為橫,、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù),。

【例】同時(shí)繪制正,、余弦兩條曲線y1=sin(x)和
              y2=cos(x)，其程序?yàn)椋?/p>

x=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2)

或者

x=[0:0.5:360]*pi/180;

plot(x,sin(x),x,cos(x))

中間變量繪圖

t=0:0.1:2*pi;
x=t.*sin(3*t); %.*表示點(diǎn)乘,，*表示矩陣乘法
y=t.*sin(t).*sin(t);
plot(x,y);

【例】 分析下列程序繪制的曲線,。
x1=linspace(0,2*pi,100);
x2=linspace(0,3*pi,100);
x3=linspace(0,4*pi,100);
y1=sin(x1);
y2=1+sin(x2);
y3=2+sin(x3);
x=[x1;x2;x3]';
y=[y1;y2;y3]';
plot(x,y,x1,y1-1)

③  具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形
           在MATLAB中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個(gè)圖形,，可以使用plotyy繪圖函數(shù),。調(diào)用格式為：
plotyy(x1,y1,x2,y2)
           其中x1,y1對(duì)應(yīng)一條曲線，x2,y2對(duì)應(yīng)另一條曲線,。橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同,，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左縱坐標(biāo)用于x1,y1數(shù)據(jù)對(duì),，右縱坐標(biāo)用于x2,y2數(shù)據(jù)對(duì),。

【例】用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線       
                y1=0.2e－0.5xcos(4πx) 和
              y2=2e － 0.5xcos(πx)

④  圖形保持
      hold on/off命令控制是保持原有圖形還是刷新原有圖形，不帶參數(shù)的hold命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換,。
hold on:啟動(dòng)圖形保持功能,，當(dāng)前坐標(biāo)軸和圖形都將保持，此后繪制的圖形都將添加在這個(gè)圖形之上,，并且自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)軸的范圍,。
hold off:關(guān)閉圖形保持功能。
hold ：在hold on 和hold off命令之間進(jìn)行切換,。

【例】采用圖形保持,，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx) 和y2=2e-0.5xcos(πx)。

程序如下：
x=0:pi/100:2*pi;
y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);
plot(x,y1)
hold on
y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);
plot(x,y2);
hold off

二,、設(shè)置曲線樣式格式：
        MATLAB提供了一些繪圖選項(xiàng),，用于確定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào),，它們可以組合使用,。例如，“b-.”表示藍(lán)色點(diǎn)劃線,，“y:d”表示黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn),。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí),，MATLAB規(guī)定，線型一律用實(shí)線,，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次,。

調(diào)用格式為：plot(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,…,xn,yn,選項(xiàng)n)
        要設(shè)置曲線樣式可以在plot函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用格式為：
plot(x,y1,’cs’,...)
其中c表示顏色,， s表示線型,。

【例】 用不同線型和顏色重新繪制例2圖形，其程序?yàn)椋?br>x=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,'go',x,y2,'b-.')
           其中參數(shù)'go'和'b-.'表示圖形的顏色和線型,。g表示綠色,，o表示圖形線型為圓圈；b表示藍(lán)色,，-.表示圖形線型為點(diǎn)劃線,。

【例】在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx) 和y2=2e-0.5xcos(πx),，標(biāo)記兩曲線交叉點(diǎn),。
x=linspace(0,2*pi,1000);
y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);
y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);
k=find(abs(y1-y2)<1e-2);  
                              %查找y1與y2相等點(diǎn)(近似相等)的下標(biāo)
x1=x(k);               %取y1與y2相等點(diǎn)的x坐標(biāo)
y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);  
                              %求y1與y2值相等點(diǎn)的y坐標(biāo)
plot(x,y1,x,y2,'k:',x1,y3,'bp');

三、圖形標(biāo)記
在繪制圖形的同時(shí),，可以對(duì)圖形加上一些說明,，如圖形名稱、圖形某一部分的含義,、坐標(biāo)說明等,，將這些操作稱為添加圖形標(biāo)記。
title(‘加圖形標(biāo)題’);當(dāng)前軸的正上方居
                   中位置處輸出文本作為標(biāo)題   
xlabel('加X軸標(biāo)記');    
ylabel('加Y軸標(biāo)記');      
text(X,Y,'添加文本');

函數(shù)中的說明文字,，除使用標(biāo)準(zhǔn)的ASCII字符外,，還可使用LaTeX格式的控制字符，這樣就可以在圖形上添加希臘字母,、數(shù)學(xué)符號(hào)及公式等內(nèi)容,。例如，text(0.3,0.5,‘sin({\omega}t+{\beta})’)將得到標(biāo)注效果sin(ωt+β),。

x=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,'b*',x,y2,'r>');
title('繪制正弦,，余弦函數(shù)');
% title(date);
xlabel('橫軸');
ylabel('縱軸');
text(2,1,'正弦曲線');
text(1,0.6,'余弦曲線');

【例】 在坐標(biāo)范圍0≤X≤2π,-2≤Y≤2內(nèi)重新繪制正弦曲線，其程序?yàn)椋?br>x=linspace(0,2*pi,60);
%生成含有60個(gè)數(shù)據(jù)元素的向量X
y=sin(x);
plot(x,y);
axis ([0 2*pi -2 2]);

四,、坐標(biāo)控制

axis函數(shù)的調(diào)用格式為：
axis([xmin xmax ymin ymax zmin zmax])
axis函數(shù)功能豐富,，常用的格式還有：
axis equal：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長(zhǎng)刻度,。
axis square：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系(缺省為矩形),。
axis auto：使用缺省設(shè)置。
axis off：取消坐標(biāo)軸,。
axis on：顯示坐標(biāo)軸,。

給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用grid命令來控制。grid on/off命令控制是畫還是不畫網(wǎng)格線,，不帶參數(shù)的grid命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換,。
       給坐標(biāo)加邊框用box命令來控制。box on/off命令控制是加還是不加邊框線,，不帶參數(shù)的box命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換,。

五、加圖例
給圖形加圖例命令為legend,。該命令把圖例放置在圖形空白處,，用戶還可以通過鼠標(biāo)移動(dòng)圖例，將其放到希望的位置,。
格式:legend('圖例說明','圖例說明');

【例】 為正弦,、余弦曲線增加圖例，其程序?yàn)椋?br>x=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2, '--');
legend('sin(x)','cos(x)');

六,、對(duì)函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)
        fplot函數(shù)則可自適應(yīng)地對(duì)函數(shù)進(jìn)行采樣,，能更好地反應(yīng)函數(shù)的變化規(guī)律。
         fplot函數(shù)的調(diào)用格式為：  
fplot(fname,lims,tol,選項(xiàng))
        其中fname為函數(shù)名,，以字符串形式出現(xiàn),，lims為x,y的取值范圍，tol為相對(duì)允許誤差,，其系統(tǒng)默認(rèn)值為2e-3,。選項(xiàng)定義與plot函數(shù)相同。

【例】用fplot函數(shù)繪制f(x)=cos(tan(πx))的曲線,。

命令如下：
        fplot('cos(tan(pi*x))',[ 0,1],1e-4)
或可先建立函數(shù)文件fct.m,，其內(nèi)容為：
function  y=fct(x)
         y=cos(tan(pi*x));
用fplot函數(shù)調(diào)用fct.m函數(shù)，其命令為：
fplot(‘fct’,[0  1])

七.極坐標(biāo)圖

　　polar函數(shù)用來繪制極坐標(biāo)圖,，其調(diào)用格式為：
polar(theta,rho,選項(xiàng))
其中theta為極坐標(biāo)極角,，rho為極坐標(biāo)矢徑，選項(xiàng)的內(nèi)容與plot函數(shù)相似,。

例  繪制r=sin(t)cos(t)的極坐標(biāo)圖,，并標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。
程序如下：

1 t=0:pi/50:2*pi;
2 r=sin(t).*cos(t);
3 polar(t,r,'-*');

八. 圖形標(biāo)記

title(‘加圖形標(biāo)題');     
xlabel('加X軸標(biāo)記');    
ylabel('加Y軸標(biāo)記');      
text(X,Y,'添加文本');
Legend(‘sin（x）’);%加圖例

繪制三維螺旋曲線

1 t=0:pi/50:10*pi;
2 x=sin(t),y=cos(t);
3 plot3(x,y,t);
4 title('helix'),text(0,0,0,'origin');
5 xlabel('sin(t)'),ylabel('cos(t)'),zlabel('t');
6 grid on;%加上虛線網(wǎng)格線可以更好的看到對(duì)應(yīng)區(qū)間的值

九.繪制三維網(wǎng)格圖,。函數(shù)格式：mesh(x,y,z,c)
其中：x,，y控制X和Y軸坐標(biāo)
       矩陣z是由(x，y)求得Z軸坐標(biāo)
       (x,y,z)組成三維空間的網(wǎng)格點(diǎn)
       c用于控制網(wǎng)格點(diǎn)顏色

1 %繪制三維網(wǎng)格曲面圖
2 x=[0:0.15:2*pi];
3 y=[0:0.15:2*pi];
4 z=sin(y')*cos(x); %矩陣相乘
5 mesh(x,y,z);

1 %畫出由函數(shù)形成的立體網(wǎng)狀圖：
2 x=linspace(-2, 2, 25); % 在x軸上取25點(diǎn) 
3 y=linspace(-2, 2, 25); % 在y軸上取25點(diǎn) 
4 [xx,yy]=meshgrid(x,y); % xx和yy都是21x21的矩陣 
5 zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 計(jì)算函數(shù)值,，zz也是21x21的矩陣 
6 mesh(xx, yy, zz); % 畫出立體網(wǎng)狀圖 

十.surf函數(shù)

繪制三維曲面圖,，各線條之間的補(bǔ)面用顏色填充。surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)用格式一致,。
函數(shù)格式: surf (x,y,z)
其中x,，y控制X和Y軸坐標(biāo),，矩陣z是由x，y求得的曲面上Z軸坐標(biāo),。

1 % 繪制三維曲面圖
2 x=[0:0.15:2*pi];
3 y=[0:0.15:2*pi];
4 z=sin(y')*cos(x); %矩陣相乘
5 surf(x,y,z);

1 %剔透玲瓏球
2 [X0,Y0,Z0]=sphere(30);       %產(chǎn)生單位球面的三維坐標(biāo)
3 X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;     %產(chǎn)生半徑為2的球面的三維坐標(biāo),若加上常數(shù)則是圓心
4 surf(X0,Y0,Z0);          %畫單位球面
5 shading interp               %采用插補(bǔ)明暗處理
6 hold on; mesh(X,Y,Z);hold off       %畫外球面
7 hidden off                    %產(chǎn)生透視效果
8 axis off          %不顯示坐標(biāo)軸

 1 %衛(wèi)星返回地球的運(yùn)動(dòng)軌線示意,。
 2 R0=1;            %以地球半徑為一個(gè)單位
 3 a=12*R0;b=9*R0;T0=2*pi;       %T0是軌道周期
 4 T=5*T0;dt=pi/100;t=[0:dt:T]';f=sqrt(a^2-b^2);  %地球與另一焦點(diǎn)的距離
 5 th=12.5*pi/180;    %衛(wèi)星軌道與x-y平面的傾角
 6 E=exp(-t/20);    %軌道收縮率
 7 x=E.*(a*cos(t)-f);y=E.*(b*cos(th)*sin(t));z=E.*(b*sin(th)*sin(t));
 8 plot3(x,y,z,'g')    %畫全程軌線
 9 [X,Y,Z]=sphere(30);X=R0*X;Y=R0*Y;Z=R0*Z;  %獲得單位球坐標(biāo)
10 grid on,hold on,surf(X,Y,Z),shading interp     %畫地球
11 x1=-18*R0;x2=6*R0;y1=-12*R0;y2=12*R0;z1=-6*R0;z2=6*R0;
12 axis([x1 x2 y1 y2 z1 z2])    %確定坐標(biāo)范圍
13 view([117 37]),comet3(x,y,z,0.02),hold off     %設(shè)視角、畫運(yùn)動(dòng)軌線  

十一.等高線圖

1 %多峰函數(shù)peaks的等高線圖
2 [x,y,z]=peaks(30);%產(chǎn)生一個(gè)凹凸有致的曲面,，包含了三個(gè)局部極大點(diǎn)及三個(gè)局部極小點(diǎn)
3 contour3(x,y,z,16);
4 xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis');
5 title('contour3 of peaks')

十二.動(dòng)畫設(shè)計(jì)

1 %動(dòng)畫功能函數(shù)：getframe,、moviein和movie
2 %播放一個(gè)不斷變化的眼球程序。
3 m=moviein(20); %建立一個(gè)20個(gè)列向量組成的矩陣
4 for j=1:20
5    plot(fft(eye(j+10))) %繪制出每一幅眼球圖并保存到m矩陣中
6    m(:,j)=getframe;
7 end
8 movie(m,10);%以每秒10幅的速度播放畫面