【MATLAB绘图】

MATLAB绘图函数：Plot函数详解

介绍

MATLAB是一种常用的科学计算和数据可视化工具，它提供了强大的绘图函数，使用户能够创建各种类型的图表和图形。

基本语法

plot函数的基本语法如下：

plot(x, y)

其中，x和y是长度相等的向量，分别表示要绘制的数据点的横坐标和纵坐标。通过传入不同的x和y向量，我们可以创建不同类型的图形。

绘制简单折线图

首先，让我们来看一个简单的示例，绘制一条折线图：

x = 1:10;
y = [1 3 5 2 4 6 8 7 9 10];
plot(x, y)

在这个例子中，我们定义了一个长度为10的横坐标向量x，和一个长度为10的纵坐标向量y。plot函数会根据这两个向量的值绘制出相应的折线图。

自定义线型和颜色

plot函数还可以通过指定线型和颜色参数，来自定义绘制的线条样式。

plot(x, y, 'LineStyle', '--', 'Color', 'r')

在上述示例中，我们通过添加额外的参数来指定线型为虚线(--)，颜色为红色(r)。通过这种方式，我们可以根据需求定制绘图的样式。

绘制多个曲线

除了绘制单条曲线，plot函数还可以绘制多个曲线在同一个坐标系中，使其在同一个图形中显示。

x = 1:10;
y1 = [1 3 5 2 4 6 8 7 9 10];
y2 = [2 4 6 8 10 12 14 16 18 20];
plot(x, y1, x, y2)

在上面的示例中，我们定义了两个纵坐标向量y1和y2，并使用相同的横坐标向量x进行绘制。通过在plot函数中传入多组x和y向量，我们可以绘制多个曲线在同一个图形中。

子图绘制

MATLAB提供了subplot函数，可以在同一个图形窗口中绘制多个子图。通过指定行数和列数，以及当前子图的位置，我们可以在不同位置绘制不同的图形。

x = 1:10;
y1 = [1 3 5 2 4 6 8 7 9 10];
y2 = [2 4 6 8 10 12 14 16 18 20];subplot(2, 1, 1);
plot(x, y1);
title('曲线1');subplot(2, 1, 2);
plot(x, y2);
title('曲线2');

在上述示例中，我们使用subplot函数创建了一个2行1列的图形窗口，并在第一个子图位置绘制了曲线1，第二个子图位置绘制了曲线2。

极坐标绘制

使用polarplot函数来绘制极坐标系下的曲线图。

theta = linspace(0, 2*pi, 100);
rho = sin(2*theta);polarplot(theta, rho)

在上面的示例中，我们定义了角度向量theta和极径向量rho，并使用polarplot函数绘制了对应的极坐标图形。

柱状图绘制

通过设置'bar'参数来指定绘图类型为柱状图。

x = categorical({'A', 'B', 'C', 'D'});
y = [3 5 2 7];bar(x, y)

在上述示例中，我们使用了categorical函数创建了一个分类变量x，并定义了对应的高度向量y。通过设置'bar'参数，我们可以绘制出相应的柱状图。

三维图像绘制

我们可以使用meshgrid函数生成二维网格，然后计算函数值，并用surf函数绘制曲面图。

考虑以下的二元函数：

z = f(x, y) = sin(x) + cos(y)

下面是绘制三维曲面图的MATLAB代码：

% 定义范围和步长
x = -pi:0.1:pi;
y = -pi:0.1:pi;% 生成二维网格
[X, Y] = meshgrid(x, y);% 计算函数值
Z = sin(X) + cos(Y);% 绘制三维曲面
figure;
surf(X,Y, Z);% 设置坐标轴标签和标题
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
title('三维曲面：z = sin(x) + cos(y)');% 添加颜色条
colorbar;

运行这段MATLAB代码后，将会绘制出一个三维曲面，显示出函数z = sin(x) + cos(y)在[-π, π]范围内的分布情况。

散点图绘制

通过scatter函数绘制一组数据点的散点图。

以下是一个随机生成数据并绘制散点图的MATLAB代码示例：

% 生成随机数据
n = 50; % 数据点的数量
x = randn(n, 1); % 随机生成n个标准正态分布的x坐标
y = 2 * x + randn(n, 1); % 根据x生成y坐标，同时添加一些噪声% 绘制散点图
figure;
scatter(x, y, 'filled', 'MarkerFaceColor', 'b');% 设置坐标轴标签和标题
xlabel('X');
ylabel('Y');
title('散点图示例：y = 2*x + noise');% 添加网格线
grid on;