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05Basic_Plotting.md

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以下内容为个人笔记，部分图片来源于郭老师课件或课程截图。 笔记汇总：MATLAB基础教程 课程视频：MATLAB基础教程-台大郭彦甫（14课全-高清-含课件）

基础绘图

plot() 基本使用

image-20210128181159657

  • plot(x,y)：如果 X 和 Y 都是向量，则它们的长度必须相同，plot 函数绘制 Y 对 X 的图；
  • 如果 X 和 Y 均为矩阵，则它们的大小必须相同，plot 函数绘制 Y 的列对 X 的列的图（即矩阵X的第1列的数据记为一个vector：x1，Y的第一列记为一个vector：y1，plot(x1, y2)，第2, 3, 4…列类似。将对应的每一列绘制成一个单独的线条）。如： image-20210128181737627
  • 如果 X 或 Y 中的一个是向量而另一个是矩阵，则矩阵的各维中必须有一维与向量的长度相等。如果矩阵的列宽等于向量长度，则 plot 函数绘制矩阵中的每一列对向量的图。**如果矩阵的行宽等于向量长度，则该函数绘制矩阵中的每一行对向量的图。**如果矩阵为方阵，则该函数绘制每一列对向量的图。 通常都会使矩阵的行宽等于向量长度，从而一次画多图，如： image-20210128182535419
  • plot(x, y1, x, y2)：同时画两条线； plot(y)：分别以x=1,2,3….对应于y的第1,2,3…个数值描点连线（即自动为y配置x坐标）；
  • 使用 hold on 保持上一次画图，使用 hold off 来关闭此功能， 不使用 hold off 画图将一直存在 image-20210128194715807

plot() 描点、连线

  • plot(X,Y,LineSpec) 设置线型、标记符号和颜色 LIneSpec 的内容可以包含三个参数，第一个表示颜色，第二个表示连线的类型，第三个表示描点的类型（误），事实上这三个参数的顺序无关紧要； plot(x,y,'b--o') 即表示使用蓝色虚线，带圆形标记画图； 各类型对应表示如下： image-20210128195116498
  • plot(X1,Y1,LineSpec1,...,Xn,Yn,LineSpecn) 设置每个线条的线型、标记符号和颜色. 可以混用 X、Y、LineSpec 三元组和 X、Y 对组：例如 plot(X1,Y1,X2,Y2,LineSpec2,X3,Y3)

legend() 添加图例

  • 添加图例，参数内容与画图时 plot() 的参数内容一一对应； image-20210128195229283
  • 也可以在画图时添加图例：plot(x,y,'DisplayName','cos(x)') 固定参数 DisplayName(可省略) 后的 cos(x) 即是为该曲线添加的图例说明；
  • 为图例指定其他参数： image-20210128195624063
  • 图例位置参数对应的参数：image-20210128195643224

添加标题与坐标轴

image-20210128200438442

  • title()：为图添加标题；
  • suptitle() 在一个 figure 中画多个子图时，添加一个大标题；
  • xlabel()、ylabel()、zlabel()：为 x y z 轴添加题注； 注意诸如 \pi e^{-x} 这样的写法，使得公式显示的更漂亮

在图中添加文本说明

image-20210128201018418

  • line()：绘制基本线条. 在课件的这段代码中，line() 的第一个参数是 x 坐标，第二个参数是 y 坐标. 按照这两个向量连线画图； 其实效果与plot差不多，基本的使用也与plot一样：

  • text()：为数据点添加文本说明. 在课件中是使用 text() 结合 latex 语法在图中添加公式说明. 如课件截图中的标识，需要在 latex 语法前后添加 $$，以字符串的形式记入一个 string 变量 str 中；text() 前两个参数是说明在图中的起始位置，第3个参数是 latex 语句字符串，后两个是使用 latex 语法添加说明时的固有格式. 如果只是向图中添加普通文本说明，而非特殊语法(如latex语法)，则不需要最后两个参数.

    text() 还有很多不同用法，可以为图添加非常漂亮的说明，可以查看 text()的官方文档，但就画图的出发点而言，其他的各种效果均可以通过截图添加文本实现，如此更加方便.

  • Annotation(lineType, x, y)：创建一个在当前图窗中的两个点之间延伸的线条或箭头注释。 将 lineType 指定为 line(线条)、arrow(箭头) 或 doublearrow(双向箭头). 将 x 和 y 分别指定为 [x_begin, x_end] 和 [y_begin, y_end] 形式的二元素向量.

获取图像的相关 handle 更改图像属性

图像的属性

画出的一个图主要包括 Figure Axes Line 三个 Object image-20210128203041729

  • 通过 h = plot(x,y) 可以使 h 得到画出图形中 Line 的 handle (类似于file id)，以后便可以通过 h 来改变 Line 的一些属性； gcf、gca也类似

  • 比如像下面这样利用 gca 来改变 Axes，即数轴的属性： 如图所示，set()、xlim()两种方式均可以改变数轴的范围 image-20210128203426352

  • 从 R2014b 开始，matlab 已经支持类似 sturct 的圆点法来设置属性： 下属代码可以达到一样的效果，（此方法严格遵守大小写，g.xlim 不可行）

    g = gca;
g.XLim = [0, 2*pi];
g.YLim = [-1.2, 1.2];

设置数轴的字体与刻度

image-20210128204709889

  • set(gca, 'fontsize', 25)：可以将数轴上的字体设置为25号大小；

  • set(gca, 'xtick'……) 与 set(gca, 'xticklabel'….) 配合使用，前者 xtick 用于在数轴上对应的点处标出刻度，后者 xticklabel 在标出的刻度上对应地指定一个标签； 课件中的例子即为：在 x=0, pi/2, pi, 3pi/2, 2pi 处标出刻度，然后以 0, 90, 180, 270, 360 对应地写上数轴；

  • 从 R2014b 开始，matlab 已经支持类似 sturct 的圆点法来设置属性：

    g = gca;
g.FontSize = 25;
g.Xtick = 0:pi/2:2*pi; g.XtickLabel = 0:90:360;
g.Xtick = 0:pi/2:2*pi; g.XtickLabel = {'0', '\pi/2', '\pi', '3\pi/2', '2\pi'};

  • xtickangle(angle)：将当前坐标区的 x 轴刻度标签旋转到指定角度（以度为单位），其中 0 表示水平。指定正值表示逆时针旋转，负值表示顺时针旋转； xtickangle(ax,angle)：旋转 ax 指定的坐标区的刻度标签，而不是旋转当前坐标区的刻度标签；

  • x轴用时间表示： image-20210128205503161

课件中的第三例，预期在x轴上标出 0, π/2….： image-20210128205811878 但貌似较新版本的 matlab 已经无法实现（2016b以及以上不再支持 symbol ）. 我利用与第二例类似的方法：

set(gca,'xtick',0:pi/2:2*pi);
set(gca,'xticklabel',{'0','\pi/2','\pi','3\pi/2','2\pi'});

得到了不错的效果： image-20210128205842167

更改线条属性

image-20210128205911308

  • delete(h)：将画好的图形清除；
  • 使用圆点法完成上图实例 image-20210128210042702

描点属性

描出好看的点： image-20210128210207109

  • plot() 有多个可选参数，这是常见的几个 Line属性 ： image-20210128210432206
  • 由于需要所画图形的光滑性，对x的取值一般比较密集，这样一来对点的标记效果可能不理想，此时可以使用 MarkerIndices 参数选择性地标记部分点： x 实际上是一个 1×100 的向量，如果每一点都做标记，呈现的是一连串标记而非曲线，如图所示设置标记点 1:5:length(y)，每5个数据点做一个标记，即能达到预期效果 image-20210128210524511

多图多 Figure

image-20210128210711427

  • 在画图前加上 figure 指令，然后 plot() 将创建第一个视窗 Figure1，第二次画图前若再加上figure 再 plot，则将创建第二个视窗 Figure2，前一个视窗依然在；
  • 还可以使用 h = figure(1) 创建一个编号为 1 的 Figure，并获得它的 handle，便可在有多个 Figure 时，利用 h 来设置编号为 1 的 Figure 的相关属性；
  • 需要注意的是，画多图后，“当前窗口”指的是最新创建的视窗，所以 gca、gcf 这些指令所做出的操作，结果均作用于最新创建的视窗；

多图多 Figure

image-20210128211138828

  • subplot(m,n,p) 将当前图窗划分为 m×n 网格，并在 p 指定的位置创建坐标区。按行号对子图位置进行编号. 第一个子图是第一行的第一列，第二个子图是第一行的第二列，依此类推. 如果指定的位置已存在坐标区，则此命令会将该坐标区设为当前坐标区；
  • subplot(2,2,[3,4])：连接 3、4 两个位置画一个长图；
  • 自定义子图的位置： image-20210128211352682
  • 创建一个包含多个子图的图窗，将每一个子图的 Axes 存入变量中，但不画图。所有子图创建完后再定位到目标子图，画图并进行更多个性化操作： image-20210128211419425.png

图像个性化操作

image-20210128211524132

  • grid on/off：使网格可见或不可见 box on/off：使盒子可见或不可见（即数轴左方和上方的边框） axis on/off：使数轴可见或不可见

保存绘图

  • saveas(fig,filename)：将 fig 指定的图窗保存到 filename 文件中。务必加上文件扩展名，例如 myplot.jpg，如果不指定扩展名，则 saveas() 默认将图窗保存为 FIG 文件；

  • 要保存当前图窗，请将 fig 指定为 gcf，一般使用： .png 保存为位图，.svg 保存为矢量图，两种格式均可用于word

    saveas(gcf, 'filename.png');
saveas(gcf, 'filename.svg');
saveas(gcf, 'filename.pdf');

  • print(fig,filename)：与 saveas() 使用基本一致。print() 应该会更加强大一些。目前浅度使用，二者均可；

    print(gcf, 'filename.svg') 保存的 .svg 格式图片 word 无法显示。

练习

image-20210128213045285

clear all;
close all;
t=linspace(1,2);
f=t.^2;
g=sin(2*pi*t);
p=plot(t,f,'b',t,g,'ro');
legend({'t^{2}','sin(2\pi t)'},'location','best');
title('Mini Assignment #1');
xlabel('Time (ms)');
ylabel('f(t)');

image-20210128213155460

clear all;
close all;
t=linspace(1,2);
f=t.^2;
g=sin(2*pi*t);
p=plot(t,f,'b',t,g,'ro');
legend({'t^{2}','sin(2\pi t)'},'location','best');
title('Mini Assignment #1');
xlabel('Time (ms)');
ylabel('f(t)');
%==============以上均为练习1的代码==============%
%=========只需修改练习1图的一些属性即可==========%
p(1).Color='k';
p(1).LineWidth=3;
p(2).MarkerEdgeColor='m';
p(2).MarkerFaceColor='#7E2F8E';
p(2).MarkerSize=4;
g=gca;
g.FontSize=15