1. MATLAB绘图与可视化
MATLAB中有大量函数和命令来绘制出各种各样的图形，具有强大的绘图功能
···
1.1. 概述
使用MATLAB绘制二维曲线，特殊二维图形，三维曲线及曲面，以及曲线和图形修饰等内容。
1 准备作图数据(必须)
(1) 使用load命令调入.txt数据(\<=txt)；
(2) 通过系统函数/用户自编函数得到作图数据(\<=m)；
(3) 直接输入命令(\<=命令窗口)。
(4) 在主工作窗口，导入可以识别的数据文件。
2 选定作图窗口与作图区域
figure函数指定绘图窗口, subplot函数指定当前图形窗口的绘图子区域。
3 调入作图函数命令(必须) plot
4 设置图形格式
线形、颜色、数据点标记、坐标轴、标题、网格线、图例和文本修饰等
5 输出所制作的图形
可以将绘制的图形窗口保存为.fig文件，或者转换为别的图形文件，也可以复制图片，或者打印图片等。
其中步骤1和步骤3是必不可少的绘图步骤，其他步骤系统通常都有相应的默认设置，可以省略。例如，要在[0,2]内，绘制正弦函数的图形，可以用下面简单的语句：
t=0:0.1:2*pi;
y=sin(t);
plot(t,y)
其中前两个语句是步骤1准备绘图数据，plot函数是步骤3，调用绘图函数画图。
1.2. 二维曲线的绘制
1.2.1. 绘图基本函数
plot函数可以在二维平面上绘制不同的曲线，它有下列几种用法
1. plot（y）
功能：绘制以y为纵坐标的二维曲线
说明：
（1）当y为长度为n的向量时，则纵坐标为y，横坐标MATLAB根据y向量的元素序号自动生成，为1：n的向量。
（2）当y为矩阵时，plot（y）的功能是将矩阵的每一列画一条曲线，共n条曲线，每个曲线自动用不同颜色表示，每条曲线横坐标为向量1：m，m为矩阵的行数。
例如，绘制幅值为1的锯齿波。
程序代码如下，结果如右图所示。
>> y=[0 1 0 1 0 1 0 1 0]
y = 0 1 0 1 0 1 0 1 0
>> plot(y)
2. plot（x, y）
功能：绘制以x为横坐标，y为纵坐标的二维曲线
说明：
（1）x和y为向量时的plot（x, y）当x和y都是向量时，它们长度必须相等,正弦曲线就是这种情况。
（2）x为向量y为矩阵时的plot（x, y）要求x的长度必须和y的行数或者列数必须相等。当向量x的长度和矩阵y的行数相等，向量x和y的每一列向量画一条曲线；当向量x的长度与矩阵y的列数相等时，则向量x和y的每一行向量画一条曲线；如果y是方阵，则向量x与矩阵y的每一列向量画一条曲线。
（3）x是矩阵y是向量时，要求x的行或列数必须和y的长度相等。与（2）相似。
（4）x和y都是矩阵时，要求x和y大小必须相等，矩阵x的每一列与y对应的每一列画一条曲线。
例如，用plot绘制幅值为1，周期为2s的方波。
>>x=[0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5];
>> y=[1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0];
>> plot(x,y)
>> axis([0 6 0 1.5])
3. plot（x1,y1,x2,y2,…）
功能：在同一坐标轴下绘制多条二维曲线。
plot（x1,y1,x2,y2,…）函数可以在一个图形窗口同一坐标轴下绘制多条曲线，MATLAB自动以不同颜色绘制不同曲线。
【例】在一个图形窗口同一坐标轴绘制sin(x),cos(x), ,
四种不同的曲线。
程序代码如下，结果如下图所示。
x=0:0.1:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
y3=sin(x).^2;
y4=cos(x).^2;
plot(x,y1,x,y2,x,y3,x,y4)
1.2.2. 线性图格式设置
1.设置曲线的线型、颜色和数据点标记
为了便于曲线比较，MATLAB提供一些绘图选项，可以控制所绘的曲线的线型、颜色和数据点的标识符号。命令格式如下：
plot（x, y,’选项’）
其中，选项具体定义见表所示。当选项省略时，MATLAB默认线型一律使用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次采用下表给出的颜色。
| 颜色 | 线型 | 数据点标识 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 类型 | 符号 | 类型 | 符号 | 类型 | 符号 |
| 蓝色 | b（blue） | 实线（默认） | - | 实点标记 | . |
| 绿色 | g（green） | 点线 | ： | 圆圈标记 | o |
| 红色 | r（red） | 虚线 | -- | 叉号标记 | x |
| 青色 | c（cyan） | 点画线 | -. | 十字标记 | + |
| 紫红色 | m（magenta） | 星号标记 | * | ||
| 黄色 | y（yellow） | 方块标记 | s | ||
| 黑色 | k（black） | 钻石标记 | d | ||
| 白色 | w（white） | 向下三角标记 | v | ||
| 向上三角标记 | \^ | ||||
| 向左三角标记 | \< | ||||
| 向右三角标记 | > | ||||
| 五角星标记 | p | ||||
| 六角形标记 | h |
【例】在一个图形窗口同一坐标轴绘制，绘制蓝色、实线和数据点标记为圆圈的正弦曲线，同时绘制红色，点画线，数据点为钻石标记余弦曲线。
程序代码如下，结果如下图所示。
clear
x=0:0.1:2*pi;
y1=sin(x); y2=cos(x);
plot(x,y1,'b-o',x,y2,'r-.d')
2.设置坐标轴
MATLAB可以通过函数设置坐标轴的刻度和范围来调整坐标轴。设置坐标轴函数axis的常用调用格式如下表所示。
| 函数命令 | 功能及说明 | 函数命令 | 功能及说明 |
|---|---|---|---|
| axis auto | 使用默认设置 | axis manual | 保持当前坐标范围不变 |
| axis([xmin,xmax, ymin,ymax]) | 设定坐标范围，且要求xmin\<xmax,ymin\<ymax | axis fill | 在manual方式下，使坐标充满整个绘图区域 |
| axis equal | 横纵坐标使用等长刻度 | axis on | 显示坐标轴 |
| axis square | 采用正方形坐标系 | axis off | 取消坐标轴 |
| axis normal | 默认矩形坐标系 | axis xy | 普通直角坐标，原点在左下方 |
| axis tight | 把数据范围设为坐标范围 | axis ij | 矩阵式坐标，原点在左上方 |
| axis image | 横纵轴采用等长刻度，且坐标框紧贴数据范围 | axis vis3d | 保持高宽比不变，三维旋转时避免图形大小变化 |
【例】使用调整坐标轴函数axis，实现sin(x)和cos(x)两条曲线的坐标轴调整。
程序代码如下所示。
x=0:0.1:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2) ；axis([0 4*pi -2 2]) %设置横纵坐标为[0,4],[-2,2]
figure；plot(x,y1,x,y2)；axis([0 pi 0 0.9]) %设置横纵坐标为[0,],[0,0.9]
figure；plot(x,y1,x,y2)；axis image %设置横纵轴等长，坐标框紧贴数据范围
figure；plot(x,y1,x,y2)；axis tight %设置数据范围设为坐标范围
3.网格线和坐标边框
（1）网格线
网格线是根据坐标轴的刻度使用虚线分隔。默认设置是不显示网格线。
MATLAB使用grid on函数显示网格线；grid off函数不显示网格线；反复使用grid函数可以在grid on和grid off之间切换。
（2）坐标边框
坐标边框是指坐标系的刻度框，MATLAB使用box on函数实现添加坐标边框；box off函数去掉当前坐标边框；反复使用box函数则在box on和box off之间切换。默认设置是添加坐标边框。
【例】绘制曲线及包络线，使用网格线函数grid分别实现在坐标轴上添加和不显示网格线；利用三维表面图函数surf绘制peaks曲面图，利用坐标边框函数box，添加和不显示坐标边框功能。
程序代码如下，结果如图所示。
Close all
x=(0:0.1:2*pi)';
y1=3*exp(-0.3*x)*[1,-1];
y2=3*exp(-0.3*x).*sin(2*x);
plot(x,y1,x,y2)
figure;plot(x,y1,x,y2)
grid on
figure;plot(x,y1,x,y2)
[X,Y,Z] = peaks;
surf(X,Y,Z);box on
figure;[X,Y,Z] = peaks;
surf(X,Y,Z);box off
plot的调用格式
plot(x) —— 缺省自变量绘图格式，x为向量, 以x元素值为纵坐标，x的序号为横坐标绘图。
plot(x,y) —— 以x元素为横坐标值，y元素为纵坐标值绘制曲线。x,y均为向量时，要求长度一致；
plot(x1,y1,’参数1‘，x2,y2，’参数2‘…) —— 多条曲线绘图格式，以公共的x元素为横坐标值，以y1,y2…元素为纵坐标值，根据确定的参数绘制曲线。
x=0:pi/10:2*pi;
y1=sin(x);
y2=cos(x);
plot(x,y1,x,y2);
plot(x,y1,'r+-',x,y2,'k*:')
1.2.3. 图形修饰
MATLAB提供很多图形修饰函数，实现对图形添加标题（title）、横纵坐标轴的标签（label），图形某一部分文本标注（text），不同数据线的图例标识（legend）等功能。
1.标题和标签设置
MATLAB提供title函数和label函数实现添加图形的标题和坐标轴的标签功能。它们的调用格式为：
(1) title（’str’）
(2) xlabel (’str’ )
(3) ylabel (’str’)
(4)zlabel (’str’)
其中，title为设置图形标题的函数，xlabel、ylabel和zlabel为设置x、y和z坐标轴的标签函数。str为注释字符串，也可为结构数组。
2.图形的文本标注
MATLAB提供text和gtext函数，能在坐标系某一位置标注文本注释。
（1）text（x, y, ’str’）
（2）gtext(’str’)
（3）gtext({’str1’;’str2’;’str3’;…})
其中，text（x, y, ’str’）函数能在坐标系位置（x，y）处添加文本str注释；gtext(’str’)可以为鼠标选择的位置处添加文本str注释; gtext({’str1’;’str2’;’str3’;…})一次放置一个字符串多次放置在鼠标指定位置上。
【例】使用title,、xlabel、ylabel、text和gtext函数，对正弦曲线设置标题，横纵坐标轴标签，在曲线特殊点标识文本注释。
程序代码如下，结果如下图所示。
t=0:0.1:2*pi; y=sin(t);
plot(t,y)
xlabel('t(S)')
ylabel('sin(t)(V)')
grid on
title('This is an example of sin(t)\rightarrow 2\pi')
text(pi,sin(pi),'\leftarrow this is a zero point for\pi')
gtext('\uparrow this is a max point for\pi/2')
gtext('\downarrow this is a min point for 3*\pi/2')
3. 图例设置
为了区别在同一坐标系里多条曲线，一般会在图形空白处添加图例。MATLAB提供legend函数可以添加图例，函数调用格式为：
legend（’str1’,’str2’,…,’location’,LOC）
其中，str1，str2，…为图例标题，与图形内曲线依次对应。LOC为图例放置位置参数，LOC的取值如下表所示。legend off为删除当前图中的图例。
【例】在同一坐标系中，分别绘制以红实线，数据点标记为“*”的正弦曲线和绿点画线，数据点标记为“o”的余弦曲线，并设置适当的图例、标题和坐标轴标签。
t=0:0.1:2*pi; y1=sin(t); y2=cos(t);
plot(t,y1,'r-*',t,y2,'g-.o')
xlabel('t(S)')
ylabel('sin(t)&cos(t)(V)')
grid on
title('正弦和余弦曲线')
legend('正弦曲线','余弦曲线','location','north') %图例放在图内顶部
legend('正弦曲线','余弦曲线','location','best') %图例放在图内最佳位置
4.用鼠标获取二维图形数据
MATLAB提供ginput函数，实现用鼠标从图形获取数据功能。ginput函数在工程设计、数值优化中很有用，仅适用于二维图形。该函数格式如下：
[x, y]=ginput(n) %用鼠标从图形中获取n个点的坐标(x，y)
其中，n为正整数，是通过鼠标在图形中获取数据点的个数；x和y是用来存放所获取的坐标，是列向量，每次获取的坐标点位列向量一个元素。
当运行ginput函数后，会把当前图形从后台调到前台，同时鼠标光标变为十字叉，用户移动鼠标将十字叉移动到待取坐标点，单击鼠标左键，便获得该点坐标。当n个点的数据全部取完后，图形窗口便退回后台。
例如，在命令窗口中使用ginput函数，从图形窗口获取2点的坐标数据，存放在变量x和y中。
>> [x,y]=ginput(2)
1.2.4. 图形保持
【例】用图形保持功能在同一坐标内，绘制曲线 ，，及其包络线。
t=(0:0.1:2*pi)';
y1=3*exp(-0.3*t)*[1,-1];
y2=3*exp(-0.3*t).*sin(3*t);
plot(t,y1,'r:') %绘制包络线
hold on %打开图形保持功能
plot(t,y2,'b-') %绘制曲线y
legend('包络线','包络线','曲线y','location','best')
xlabel('t') %设置横坐标签
ylabel('y') %设置纵坐标签
hold off %关闭图形保持功能
grid on %添加网格线
1.2.5. 多个图形绘制
subplot函数可以在同一窗口分割成多个子图，能在不同坐标系绘制不同的图形。subplot函数的格式如下：
Subplot(m,n,p) %将图形窗口分割成（）子图，在第p幅为当前图。
其中，subplot中的逗号“,”可以省略；子图排序：左上方为第一幅，从左往右，从上向下依次排序；m为子图行数，n为列数，共分割为个子图。
【例】试在同一图形窗口的四个子图中，用不同的坐标系绘图在的四条不同的曲线。
t=(0:0.1:2*pi);
y1=sin(t);y2=cos(t);
y3=sin(2*t);y4=cos(2*t);
subplot(2,2,1);plot(t,y1)
title('sin(t)')
subplot(2,2,2);plot(t,y2)
title('cos(t)')
subplot(2,2,3);plot(t,y3)
title('sin(2*t)')
subplot(2,2,4);plot(t,y4)
title('cos(2*t)')
1.3. 二维特殊图形的绘制
MATLAB使用bar，barh，bar3和bar3h函数来绘制柱状图，它们的调用格式如下：
（1）bar(x,y, width, 参数) %绘制垂直柱状图
其中x是横坐标向量，默认省略值为1：m，m为y的向量长度；y是纵坐标，可以是向量或者矩阵，当向量时，每个元素对应一个竖条，当的矩阵时，绘制m组竖条，每组包含n条；width是竖条的宽度，默认省略宽度为0.8，如果宽度大于1，则条与条之间将重叠；参数是控制条形显示效果，有’grouped’分组式和’stacked’堆栈式，默认省略为’grouped’。
1.3.1. 柱状图
MATLAB使用bar，barh，bar3和bar3h函数来绘制柱状图，它们的调用格式如下：
（2）barh（x, y, width, 参数） %绘制水平柱状图
其中，变量及参数定义与bar函数一致。
（3）bar3（x, y, width, 参数） %绘制三维垂直柱状图
（4）barh3（x, y, width, 参数） %绘制三维水平柱状图
其中bar3和barh3函数的变量的定义与bar类似；参数除了有’grouped’分组式和’stacked’堆栈式，多了’detached’分离式，默认为’detached’。
【例】已知某个班4位学生，在五次考试中取得下列成绩，如下表所示，请用垂直柱状图，水平柱状图，三维垂直柱状图和三维水平柱状图分别显示成绩。
| 学生 第几次 | 第一次考试 | 第二次考试 | 第三次考试 | 第四次考试 | 第五次考试 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 98 | 90 | 60 | 75 | 80 |
| 2 | 78 | 87 | 90 | 80 | 65 |
| 3 | 50 | 70 | 89 | 99 | 92 |
| 3 | 86 | 83 | 70 | 60 | 94 |
clear
x1=[98 90 60 75 80];
x2=[78 87 90 80 65];
x3=[50 70 89 99 92];
x4=[86 83 70 60 94];
x=[x1;x2;x3;x4];
subplot(2,2,1);bar(x)
title('垂直柱状图')
xlabel('学生');ylabel('分数')
subplot(2,2,2);barh(x,'stacked')
title('水平柱状图')
xlabel('分数');ylabel('学生')
subplot(2,2,3);bar3(x)
title('三维垂直柱状图')
xlabel('第几次考试');ylabel('学生');zlabel('分数')
subplot(2,2,4);bar3h(x,'detached')
title('三维水平柱状图')
xlabel('第几次考试');ylabel('分数');zlabel('学生')
1.3.2. 饼形图
MATLAB提供pie和pie3函数绘制二维和三维饼形图，它们的调用格式为：
(1) pie（x, explode, ’label’） %绘制二维饼图
其中，当x为向量时，每个元素占总和的百分比；当x为矩阵时候，每个元素占矩阵所有元素总和的百分比；explode是与x同长度的向量，用于控制是否从饼图中分离对应的一块，非零元素表示该部分需要分离，系统默认是省略explode项，即不分离；label是用来标注饼形图的字符串数组。
(2) pie3（x, explode, ’label’） %绘制三维饼图
其中，变量及参数定义和二维饼图pie函数一致。
【例】已知一个服装店四个月的销售数据为x=[210 240 180 300]，分别用二维和三维饼图显示销售数据
clear
x=[210 240 180 300];
subplot(2,2,1);
pie(x,{'一月份','二月份','三月份','四月份'})
title('销售额的二维饼图')
subplot(2,2,2);
pie(x,[0 0 1 0])
title('销售额的二维饼图(分离)')
subplot(2,2,3);
pie3(x,{'一月份','二月份','三月份','四月份’})
title('销售额的三维饼图')
subplot(2,2,4);
pie3(x,[0 0 0 1],{'一月份','二月份','三月份','四月份’})
title('销售额的三维饼图（分离）')
1.3.3. 直方图
MATLAB提供hist函数用于绘制条形直方图。直方图的横坐标将数据范围划分成若干段，纵坐标显示每段数据个数。函数调用格式如下：
（1）hist(y，n) %统计每段元素个数并绘制直方图
（2）hist(y，x)
（3）N=hist(y，x)
其中，n为分段的个数，若n省略时，默认分成10段；x是向量，用于指定所划分每个数据段的中间值；y可以是向量，也可以是矩阵，如果是矩阵，则按列分段；N是每段元素的个数。
【例】用直方图hist函数，绘制rand（10000,1）和randn（10000,1）函数产生的数据的直方图。
y1=rand(10000,1);
y2=randn(10000,1);
subplot(2,2,1);hist(y1,50) %绘制均匀分布的直方图（50分段）
title('均匀分布的直方图（50分段）')
subplot(2,2,2);hist(y1,[0:0.1:1]) %绘制均匀分布的直方图（10分段）
title('均匀分布的直方图（10分段）')
subplot(2,2,3);hist(y2) %绘制正态分布的直方图（默认分段）
title('正态分布的直方图（默认段）')
subplot(2,2,4);hist(y2,[-5:0.1:5]) %绘制正态分布的直方图（100分段）
title('正态分布的直方图（100分段）')
N1=hist(y1,10) %统计10个分段，每段多少个元素
N2=hist(y2) %统计默认10分段，每段多少个元素
>>
N1 = 960 1017 1042 985 988 1048 971 1005 995 989
N2 = 6 64 377 1366 2607 3006 1803 647 115 9
验证了它们服从均匀分布和正态分布。
1.3.4. 离散数据图
1.stairs阶梯图
MATLAB提供stairs函数绘制阶梯图，stairs函数的调用格式如下：
stairs(x，y，’参数’)
其中，stairs函数的格式与plot函数相似，不同的是将数据用一个阶梯图表示， x是横坐标，当x省略时，横坐标为1：size（y，1）；如果y是矩阵，则绘制每一行画一条阶梯曲线；参数主要是控制线的颜色和线型，和plot函数定义一样。
2.stem火柴杆图
MATLAB提供stem函数绘制火柴杆图，stem函数的调用格式如下：
Stem(x, y, ’参数’)
其中，stem函数绘制的方法和plot命令很相似，将数据用一个垂直的火柴杆表示，火柴头的小圆圈表示数据点；当x省略时，横坐标为1：size（y，1）；y是用于画火柴杆的数据，若y是矩阵则每一行数据画一条火柴杆曲线；参数可以是’fill’或线型，’fill’表示将火柴头填充，线型与plot线型参数相似。
3. candle蜡烛图
MATLAB提供candle函数绘制蜡烛图，即股票的分析图，其调用格式如下：
candle(HI, LO, CL, OP)
其中，HI为股票的最高价格向量；LO 为股票的最低价格向量；CL 为股票的收盘价格向量；OP 为股票的开盘价格向量。
【例】使用stairs函数和stem函数绘制正弦离散数据y=sin(t)阶梯图和火柴杆图。
程序代码如下，结果如下图所示。
t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);
subplot(2,1,1);stairs(t,y,'r-')
xlabel('t');ylabel('sin(t)')
title('正弦曲线的阶梯图')
subplot(2,1,2);stem(t,y,'fill')
xlabel('t');ylabel('sin(t)')
title('正弦曲线的火柴杆图')
【例】使用candle函数绘制2017年2月27日到3月14日，12个交易日大众公用股票的蜡烛图，即分析图。
程序代码如下，结果如下图所示。
open=[6.42 6.37 6.38 6.53 6.44 6.48 6.46 6.44 6.44 6.52 6.52 6.53]';
high=[6.55 6.42 6.68 6.60 6.49 6.49 6.49 6.54 6.66 6.55 6.58 6.55]';
low=[6.38 6.34 6.38 6.43 6.42 6.43 6.40 6.42 6.35 6.43 6.48 6.43]';
close=[6.38 6.39 6.55 6.46 6.46 6.47 6.46 6.46 6.56 6.50 6.53 6.45]';
candle(high,low,close,open)
xlabel('t');ylabel('股票价格')
title('大众公用2017.2.27至3月14日12个交易日趋势图')
1.3.5. 向量图
MATLAB提供三种绘制向量图的函数：罗盘图compass函数、羽毛图feather函数和向量场quiver函数。
1. 罗盘图
MATLAB提供compass函数绘制罗盘图，在极坐标系中绘制从原点到每一个数据点带箭头的线段。函数调用格式如下：
（1）compass(u，v，’线型’) %绘制横坐标为u，纵坐标为v的罗盘图
（2）compass(Z，’线型’) %绘制复向量Z的罗盘图
其中，u和v分别是复向量Z的实部和虚部，u=real(Z),v=imag(Z)
2. 羽毛图
MATLAB提供feather函数绘制羽毛图，在直角坐标系中绘制从原点到每一个数据点带箭头的线段。函数调用格式如下：
（1）feather(u，v，’线型’) %绘制横坐标为u，纵坐标为v的羽毛图
（2）feather（Z，’线型’) %绘制复向量Z的羽毛图
3. 向量场
MATLAB提供quiver函数绘制向量场图，在直角坐标系中绘制从(x，y)为起点，到每一个数据点带箭头的向量场。函数调用格式如下：
quiver(x, y, u, v) %绘制以(x，y)为起点，横纵坐标为(u，v)的向量场
【例】已知三个复数向量A1=5+5i，A2=3-4i和A3=-4+2i，使用compass、feather和quiver函数绘制复向量的向量图。
程序代码如下，结果如下图所示。
A1=5+5i;A2=3-4i; A3=-4+2i; %输入三个复数向量
subplot(1,2,1);compass([A1,A2,A3],'b') %绘制罗盘图
title('罗盘图');
subplot(1,2,2);feather([A1,A2,A3],'r') %绘制羽毛图
title('羽毛图');figure
quiver([0,1,2],0,[real(A1),real(A2),real(A3)],..., %绘制向量场图
[imag(A1),imag(A2),imag(A3)],'b')
title('向量场图')
1.3.6. 极坐标图
MATLAB提供polar函数绘制极坐标图，函数调用格式如下：
polar（theta，rho，’参数’）
其中，theta为相角，以弧度为单位；rho为半径；参数定义与plot函数相同。
theta=-pi:0.01:pi;rho1=sin(theta);
rho2=2*cos(3*theta);
rho3=3*sin(5*theta).^2;
rho4=5*cos(6*theta).^3;
subplot(2,2,1);polar(theta,rho1)
title('sin()')
subplot(2,2,2);polar(theta,rho2,'r')
title('2*cos(3) ')
subplot(2,2,3);polar(theta,rho3,'g')
title('3*sin2(5) ')
subplot(2,2,4);polar(theta,rho4,'c')
title('5*cos3(6) ')
1.3.7. 对数坐标图
MATLAB提供semilogx和semilogy函数实现对x轴和y轴的半对数坐标图，提供loglog函数实现双对数坐标图。它们的调用格式如下：
（1）semilogx（x1,y1,’参数1’,…）% x轴为常用对数刻度，y轴为线性坐标刻度
（2）semilogy（x1,y1,’参数1’,…）% x轴为线性坐标刻度，y轴为常用对数刻度
（3）loglog（x1,y1,’参数1’,…） % x和y轴均采用常用对数刻度
其中，参数的定义和plot函数参数定义相同，所不同的是坐标轴的选取。
【例】在同一图形窗口，四个不同子图中绘制 函数的线性坐标，半对数坐标和双对数坐标图。
x=0:0.1:8;y=5*x.^3;
subplot(2,2,1);plot(x,y)
title('线性坐标图')
subplot(2,2,2);semilogx(x,y,'r-.')
title('半对数坐标图x')
subplot(2,2,3);semilogy(x,y,'g-')
title('半对数坐标图y')
subplot(2,2,4);loglog(x,y,'c--')
title('双对数坐标图')
1.3.8. 双纵坐标绘图
MATLAB提供plotyy函数实现把函数值具有不同量纲、不同数量级的两个函数绘制在同一坐标系中。
plotyy函数的调用格式为：
(1) plotyy（x1,y1,x2,y2）
(2) plotyy（x1,y1,x2,y2,fun1,fun2）
其中，横坐标的刻度相同，左纵坐标用于x1，y1数据绘图，右纵坐标用于x2，y2数据绘图；fun1和fun2是句柄或字符串，控制作图的方式，fun可以为plot, semilogx, semilogy, loglog, stem等二维绘图指令。
【例】在同一图形窗口，实现两条曲线y1=3sin(x) ，的双纵坐标绘图。
x=0:0.1:6;y1=3*sin(x);y2=2*x.^2;
subplot(1,2,1);plotyy(x,y1,x,y2)
title('绘制线性双纵坐标图')
grid on
subplot(1,2,2);
plotyy(x,y1,x,y2,'plot','semilogy')
title('线性和半对数双纵坐标图')
grid on
1.3.9. 函数绘图
（1）ezplot（f）
其中，x是默认取值范围,绘制f=f（x）的图形。对于 f(x , y), x和y的默认取值范围都是,，绘制f（x，y）=0的图形。
（2）ezplot（f，[min,max]）
其中，x是的取值范围是,绘制f=f（x）的图形。
（3）ezplot（x，y）
按照t的默认取值范围绘制函数x=x（t）、y=y（t）的图形。
（4）ezplot（x，y，[tmin,tmax]）
按照t的取值范围（），绘制函数x=x（t）、y=y（t）的图形。
【例】在同一图形窗口，不同子窗口下，用ezplot函数绘制两条曲线 。
clear;
f1='sin(2*x)';f2='x.^2-y.^2-1';
subplot(1,2,1);
ezplot(f1,[0,2*pi])
title('f=sin(2*x)')；grid on
subplot(1,2,2);
ezplot(f2)
title('x^2-y^2-1')；grid on
1.4. 三维曲线和曲面的绘制
1.4.1. 绘制三维线图
三维曲线图是根据三维坐标（x，y，z）绘制的曲线，MATLAB使用plot3函数实现。其调用格式和二维绘图的plot命令相似，命令格式为：
plot3（x，y，z,’选项’） %绘制三维曲线
其中，x，y，z必须是同维的向量或者矩阵，若是向量时，则绘制一条三维曲线，若是矩阵时，按矩阵的列绘制多条三维曲线，三维曲线的条数等于矩阵的列数。选项的定义和二维plot函数定义一样。
【例】绘制三维曲线，当x为矩阵和向量，y=sin(x), z=cos(x)时。
x=[0:0.1:2*pi;4*pi:0.1:6*pi]';
y=sin(x);z=cos(x);
subplot(1,2,1);plot3(x,y,z)
title('矩阵的三维曲线绘制')
x1=[0:0.2:10*pi];
y1=cos(x1);z1=sin(x1);
subplot(1,2,2);plot3(x1,y1,z1,'r-.*')
title('向量的三维曲线绘制')
grid on
1.4.2. 绘制三维曲面图
1.三维网格图
MATLAB提供mesh函数绘制三维网格图，其调用格式如下：
mesh（X，Y，Z，C）
其中，X，Y是通过meshgrid得到的网格顶点；C是指定各点的用色矩阵。C可以默认省略。
meshgrid函数是用来在（x，y）平面上产生矩形网格，其调用格式为：
[X，Y]=meshgrid（x，y）
其中若x和y分别为n个和m个元素的一维数组，则X和Y都是的矩阵，每个（X，Y）对应一个网格点；如果y省略，则X和Y都是的方阵。
另外，mesh函数还派生出另外两个函数meshc和meshz，meshc用来绘制带有等高线的三维网格图；meshz是用来绘制带基准平面的三维网格图，用法和mesh类似。
【例】已知 ,，分别使用plot3，mesh，meshc和mechz，绘制三维曲线和三维网格图。
x=-5:0.2:5;[X,Y]=meshgrid(x);Z=X.^2-Y.^2;
subplot(2,2,1);plot3(X,Y,Z) %绘制三维曲线
title('plot3')
subplot(2,2,2);mesh(X,Y,Z) %绘制三维网格图
title('mesh')
subplot(2,2,3);meshc(X,Y,Z) %绘制带等高线的三维网格图
title('meshc')
subplot(2,2,4);meshz(X,Y,Z) %绘制带基准平面的三维网格图
title('meshz')
2.三维表面图
MATLAB提供surf函数，实现绘制三维表面图，也是需要生成网格等点（X，Y），再计算出Z，函数调用格式为：
surf（X，Y，Z，C） %绘制三维表面图
其中参数定义和mesh参数定义相同。
另外，surf函数还派生出另外两个函数surfc和surfl，surfc用来绘制带有等高线的三维表面图；surfl是用来绘制带光照效果的三维表面图，用法和surf类似。
2.三维表面图
【例】在上作出 所对应的三维表面图。
x=-5:0.3:5;
y=-3:0.2:3;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=sqrt(X.^4.*Y.^2);
subplot(2,2,1);mesh(X,Y,Z)
title('mesh')
subplot(2,2,2);surf(X,Y,Z)
title('surf')
subplot(2,2,3);surfc(X,Y,Z)
title('surfc')
subplot(2,2,4);surfl(X,Y,Z)
title('surfl')
1.4.3. 特殊的三维图形
MATLAB提供很多函数绘制特殊的三维图形，比如三维柱状图bar3，bar3h，饼图pie3，火柴杆图stem3，这些函数在二维特殊图形绘制章节顺带介绍过了，不再赘述。下面主要介绍一下三维等高线图和瀑布图。
1. 等高线图
等高线图常用于地形绘制中，MATLAB提供contour3函数用于绘制等高线图，它能自动根据z值的最大值和最小值来确定等高线的条数，也可以根据给定参数来取值。函数调用格式为：
contour3（X，Y，Z，n） %绘制等高线图
其中，X，Y和Z定义和mesh的X，Y和Z定义一样，n为给定等高线的条数，若n省略，则自动根据z值确定等高线的条数。
2. 瀑布图
瀑布图和网格图很相似，不同的是瀑布图把每条曲线都垂下来，形成瀑布状。MATLAB提供waterfall函数绘制瀑布图。函数调用格式为：
waterfall（X，Y，Z） %绘制瀑布图
其中X，Y和Z定义和mesh的X，Y和Z定义一样，X和Y还可以省略。
【例】在上，作出所对应的等高线图，瀑布图，和三维网格图。
x=-5:0.3:5;
y=-3:0.2:3;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z =sin(sqrt(X.^2+Y.^2));
subplot(2,2,1);contour3(X,Y,Z)
title('默认值的等高线图')
subplot(2,2,2);contour3(X,Y,Z,30);
title('给定值的等高线图')
subplot(2,2,3);waterfall(X,Y,Z);
title('瀑布图')
subplot(2,2,4);mesh(X,Y,Z);
title('三维网格图')
1.4.4. 绘制动画图形
MATLAB可以利用函数（movie、getframe和moviein）实现动画的制作。原理是先把帧帧二维或者三维图形存储起来，然后利用命令把这些帧图形回放，达到产生动画效果。函数调用格式为：
（1）movie（M, k）%播放动画
其中，M是要播的画面矩阵，k如果是一个数，为播放次数。k如果是一个向量，则第一个元素为播放次数，后面向量组成播放帧的清单。
（2）M（i）=getframe %录制动画的每一帧图形
（3）M=moviein（n） %预留分配存储帧的空间
其中，n为存储放映帧数，M预留分配存储帧的空间。
【例】矩形函数的傅里叶变换时sinc函数，sinc（r）=sin（r）/r，其中r是X-Y平面上的向径。用surfc命令，制作sinc函数的立体图，并采用动画函数，播放动画效果。
x=-9:0.2:9;[X,Y]=meshgrid(x);
R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z =sin(R)./R;
h=surfc(X,Y,Z); %产生每帧数据
M=moviein(20); %预先分配一个能存储20帧的矩阵
for i=1:20
rotate(h,[0 0 1],15); %使得图形绕z轴旋转15度/每次
M(i)=getframe; %录制动画的每一帧
end
movie(M,10,6) %每秒6帧速度，重复播放10次
1.5. MATLAB图形窗口
MATLAB图形窗口不仅仅是绘图函数和工具形成的显示窗口，而且还是利用图形窗口编辑图形。前面本章介绍的很多图形制作和图形修饰命令，都可以利用MATLAB图形窗口操作实现。
MATLAB的图形窗口界面如下图所示，分为4个部分：图形窗口标题栏、菜单栏、快捷工具栏和图形显示窗口。图形窗口的菜单栏是编辑图形的主要部分，很多菜单按键和Windows标准按键相同，不再赘述。
利用图形窗口对曲线和图形编辑和修饰用的比较多的是“插入”菜单。插入菜单主要用于向当前图形窗口中插入各种标注图形，包括：X轴标签，Y轴标签，Z轴标签，图形标题，图例，颜色栏，直线，箭头，文本箭头，双向箭头，文本，矩形，椭圆，坐标轴和灯光。
图形窗口的快捷工具栏有：编辑绘图键，放大键，缩小键，平移键，三维旋转，数据游标，刷亮/选择数据，链接绘图，插入颜色栏，插入图例，隐藏绘图工具键，显示绘图工具键。