【数学建模】利用Matlab绘图（2）

一、Matlab中plot函数的基本用法

在matlab中，函数的基本用法主要包括以下几种

第一类：

plot(X,Y,LineSpec)

第二类：

plot(tbl,xvar,yvar)

1.1 第一类

1.1.1x-y坐标

x和y的选择取决于绘图所需的数据类型以及图像的类型。下表列出了几种基本的x和y坐标类型，关于标记的详细说明，请参见 1.2 节。

绘图类型	如何指定	代码示例	例图
单点	将x和y指定为标量并包含一个标记	`plot(1,2,'or')`
一组点	将x和y指定为长度相同的向量并包含一个标记	`plot([1 3 5], [2 4 6],':ob')`
多组点	使用向量连续给定多组点	`plot([1 2 3],[6 8 9],':+b',[3 5 6],[ 8 9 10],'--or')`
	x或y共享一组坐标	`plot([1 2 3],[3 5 6;8 9 10],'--or')`
	将会为每一列绘制一条线	`plot([1 2 3;6 8 9],[3 5 6;8 9 10],'--or')`

1.1.2LineSpec的用法

LineSpec的使用分为三个部分：‘abc'，其中a代表线条的类型，b代表点的标记，c代表线条和点的颜色。下文将分别通过三个表格给出线条类型、点标记和颜色的具体表示。如果忽略线型并仅指定标记，则绘图只会显示标记，而不显示线条。

1.1.2.1线条的类型

线条类型	类型描述	代码示例	例图
"-"	实线	`plot([1 2 3],[4 5 6],'-or')`
"--"	虚线	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--or')`
":"	点线	`plot([1 2 3],[4 5 6],':or')`
"-."	点划线	`plot([1 2 3],[4 5 6],'-.or')`

1.1.2.2点的标记

点的标记	标记描述	代码示例	例图
"o"	圆形	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--or')`
"+"	加号	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--+r')`
"*"	星号	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--*r')`
"."	点	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--.r')`
"x"	叉号	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--xr')`
"_"	水平线条	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--_r')`
"\|"	竖直线条	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--\|r')`
"square"	方形	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--squarer')`
"diamond"	菱形	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--diamondr')`
"^"	上三角	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--^r')`
"v"	下三角	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--vr')`
">"	右三角	`plot([1 2 3],[4 5 6],'-->r')`
"<"	左三角	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--<r')`
"pentagram"	五角形	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--pentagramr')`
"hexagram"	六角形	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--hexagramr')`

1.1.2.3颜色

颜色名称	短名称	代码示例	例图
"red"	"r"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--or')`
"green"	"g"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--og')`
"blue"	"b"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--ob')`
"cyan"	"c"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--oc')`
"magenta"	"m"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--om')`
"yellow"	"y"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--oy')`
"black"	"k"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--ok')`
"white"	"w"	`plot([1 2 3],[4 5 6],'--ow')`

1.1.3利用excel中的坐标数据绘图

1.1.3.1将excel的数据导入向量

利用matlab中的readmatrix函数读取excel表中的数据

%读取excel表格中的数据
data=redmatrix('绝对路径\文件名.xlsx')
%读取excel中的第n列
data_n=data(:,n);

1.1.3.2示例

点击“文件”以获取示例中的 Excel 数据，接着通过读取 Excel 表格中的数据并将其转换为向量，再利用plot函数将各个散点连接起来，就能得到一个图像。

下面是具体的代码：

data = readmatrix('D:\Desktop\point_data.xlsx');
x_data = data(:, 1);
y_data = data(:, 2);
plot(x_data,y_data,'--.r')

我们就可以得到如图所示的一个散点图：

1.2第二类

1.2.1table的用法

table(列表1，列表2，列表3，······，列表n），其中列表1，2，···，n为一个列向量，每一个列表都组成了表格中的一列。在table中我们可以通过VariableNames指定表的每一列的名称，通过RowNames可以指定表的每一行的行名称。下面给出一个示例：

a=[1;2;3];
b=[4;5;6];
c=[7;8;9];
table(a,b,c,'VariableNames',{'first' 'second' 'third'},'RowNames',{'first' 'second' 'third'})

运行这段代码我们可以在命令行窗口得到一个如图所示的表：

1.2.2利用table和plot函数绘图

仍然以上述的表为例，利用plot函数画图，代码如下所示：

a=[1;2;3];
b=[4;5;6];
c=[7;8;9];
tbl=table(a,b,c,'VariableNames',{'first' 'second' 'third'},'RowNames',{'first' 'second' 'third'});
plot(tbl,1,2)

得到的图像如图所示：

但我们也可以只指定y向量，这样子得到的就是一个时间表，下面给出例子：

代码：

a=[1;2;3];
b=[4;5;6];
c=[7;8;9];
tbl=table(a,b,c,'VariableNames',{'first' 'second' 'third'},'RowNames',{'first' 'second' 'third'});
plot(tbl,3)

例图：

1.3 Line属性

通过修改plot函数中的Line属性，我们可以调整图像中线条的颜色、粗细以及其他各种样式。

1.3.1线条

属性名称	属性描述		示例代码	例图
Color	线条颜色	颜色名称	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'Color','r')`
		RGB三元组	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'Color','[0,1,0]')`
		16进制颜色代码	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'Color','#FFFF00')`
ColorMode	控制如何设置Color	auto（默认）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'ColorMode','auto')`
ColorMode	控制如何设置Color	manual	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'ColorMode','manual')`
LineStyle	线型，且必为右侧给出的五种之一	'-'（实线）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyle','-')`
		'--'（虚线）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyle','--')`
		':'（点线）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyle',':')`
		'-.'（点划线）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyle','-.')`
		'none'（无)	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyle','none')`
LineStyleMode	控制如何设置LineStyle	auto（默认）	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyleMode','auto')`
LineStyleMode	控制如何设置LineStyle	manual	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineStyleMode','manual')`
LineWidth	线条宽度（正值），如果线条具有标记，那么线条宽度也会影响标记边	0.5	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineWidth',0.5)`
LineWidth	线条宽度（正值），如果线条具有标记，那么线条宽度也会影响标记边	2.0	`plot([1 2 3], [4 5 6], 'LineWidth',2.0)`
SeriesIndex	序列索引
LineJoin	线条变焦的样式	'round'	`plot([1 2 3], [4 5 4], 'LineJoin','round','LineWidth',10.0)`
		'miter'	`plot([1 2 3], [4 5 4], 'LineJoin','miter','LineWidth',10.0)`
		'chamfer'	`plot([1 2 3], [4 5 4], 'LineJoin','chamfer','LineWidth',10.0)`
AlignVertexCenters	锐化垂直线和水平线	on
AlignVertexCenters	锐化垂直线和水平线	off	可能会出现颜色不平滑的现象

1.3.2标记

属性名称	属性描述		示例代码	例图
Marker	标记符号与上文1.1.2中的符号完全相同
MarkerMode	控制如何设置Marker	auto
		manual
MarkerIndices	需要标记的点的索引	在具体的点显示标记	`plot([1 2 3 4 5 6 7 8 9 10], [1 4 7 9 12 15 18 21 24 27 ], Marker='o',MarkerIndices=[1 3 7 9])`
		每隔几个点显示一次	`y=[1 4 7 9 12 15 18 21 24 27 ]; plot([1 2 3 4 5 6 7 8 9 10], y, '-o','MarkerIndices',1:2:length(y))`
MarkerSize	标记的大小（正值）	6	`y=[1 4 7 9 12 15 18 21 24 27 ]; plot([1 2 3 4 5 6 7 8 9 10], y, '-o','MarkerIndices',1:2:length(y),'MarkerSize',6)`
		60	`y=[1 4 7 9 12 15 18 21 24 27 ]; plot([1 2 3 4 5 6 7 8 9 10], y, '-o','MarkerIndices',1:2:length(y),'MarkerSize',60)`
MarkerEdgeColor	标记轮廓颜色	与1.3.1线条中的颜色相同
MarkerFaceColor	标记填充颜色

1.3.3笛卡尔坐标数据

属性名称	属性描述		代码示例		例图
XData	x值，指定为向量	对于二维图像，不指定x值则将YData的索引用作该绘图的x值	`x=[1 3 5 7]; y=[2 4 6 8]; z=[1 4 9 16]; plot(y,'--or')`	`x=[1 3 5 7]; y=[2 4 6 8]; z=[1 4 9 16]; plot(x,y,'--or')`
		对于三维图像，不指定x值则将ZData的索引用作该绘图的x值	`x=[1 3 5 7]; y=[2 4 6 8]; z=[1 4 9 16]; plot3(x,y,z,'--or')`
XDataMode	控制如何设置XData属性	auto	XData可以为YData的索引
		manual	XData不自动更新
XDataSource	链接到XData的变量
YData	与XData相同
YDataMode	与XDataMode相同
YDataSource	与XDataSource相同
ZData	与XData相同
ZDataMode	与XDataMode相同
ZDataSource	与XDataSource相同
AffectAutoLimits	在做表去范围中包括数据范围	on	`x1=[1 3 5 7]; y1=[2 4 6 8]; x2=[-5 1 5 7]; y2=[2 6 10 14]; plot(x1,y1,'--or',x2,y2,':+b','AffectAutoLimits','on')`
		off	`x1=[1 3 5 7]; y1=[2 4 6 8]; x2=[-5 1 5 7]; y2=[2 6 10 14]; plot(x1,y1,'--or',x2,y2,':+b','AffectAutoLimits','off')`

1.3.4图例

本段中的一些用法会在1.4中具体给出

属性名称	属性描述	代码示例			例图
DisplayName	图例标签，只有调用legend命令后，才会显示图例。	`x1=[1 3 5 7]; y1=[2 4 6 8]; x2=[-5 1 5 7]; y2=[2 6 10 14]; plot(x1,y1,'--or','DisplayName','D1') hold on;%保持当前图形，在同一张图上绘制第二组数据 plot(x2,y2,':+b','DisplayName','D2') legend show;%添加图例`
Annotation	在图例中包含对象	on	在图例中包含对象	`x1=[1 3 5 7]; y1=[2 4 6 8]; x2=[-5 1 5 7]; y2=[2 6 10 14]; P1=plot(x1,y1,'--or','DisplayName','D1'); hold on;%保持当前图形，在同一张图上绘制第二组数据 P2=plot(x2,y2,':+b','DisplayName','D2');P1.Annotation.LegendInformation.IconDisplayStyle = "on";%不隐藏第一组数据的图例 legend show;%添加图例`
Annotation	在图例中包含对象	off	不在图例中包含对象	`x1=[1 3 5 7]; y1=[2 4 6 8]; x2=[-5 1 5 7]; y2=[2 6 10 14]; P1=plot(x1,y1,'--or','DisplayName','D1'); hold on;%保持当前图形，在同一张图上绘制第二组数据 P2=plot(x2,y2,':+b','DisplayName','D2');P1.Annotation.LegendInformation.IconDisplayStyle = "off";%隐藏第一组数据的图例 legend show;%添加图例`

二、Matlab中plot3函数的基本用法

plot3与plot函数除了在输入的时候一个需要输入三个向量一个只需要输入两个向量，剩下的在各类用法方面几乎相同或极为相似。

三、plot和plot3函数绘图的例子

3.1sinx和cosx的图像

3.1.1代码示例

x1=0:pi/100:2*pi;
y1=sin(x1);
x2=0:pi/100:2*pi;
y2=cos(x2);
plot(x1,y1, 'DisplayName','sinx', ...'Color','r', ...'LineStyle','-' ...,'LineWidth',1.0, ...'Marker','o', ...'MarkerIndices',1:10:length(y1),'MarkerSize',5,'MarkerEdgeColor','b','MarkerFaceColor','y')
hold on;
plot(x2,y2,'DisplayName','cosx', ...'Color','k', ...'LineStyle','--' ...,'LineWidth',3.0, ...'Marker','+', ...'MarkerIndices',1:15:length(y2),'MarkerSize',7,'MarkerEdgeColor','g','MarkerFaceColor','none')
legend show;

3.1.2例图

3.2不同底数的log图像

3.2.1代码示例

x1=1:1000;
y1=log2(x1);
y2=log(x1)/log(5);
y3=log10(x1);
plot(x1,y1,'--.r','DisplayName','log2(x)')
hold on;
plot(x1,y2,'-.k','DisplayName','log5(x)')
hold on;
plot(x1,y3,':.c','DisplayName','log10(x)')
legend show;

3.2.2例图

3.3螺旋线

3.3.1示例代码

x=0:pi/100:10*pi;
y=sin(x);
z=cos(x);
plot3(x,y,z,'--.b')