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第三章：Matlab 绘图功能

3.1 二维绘图

3.1.1 基本绘图函数

• plot: 绘制二维曲线图。
• stem: 绘制离散数据图。

代码示例:

% 使用 plot 绘制正弦曲线
x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
plot(x, y);
title('正弦曲线');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');% 使用 stem 绘制离散数据
x = 1:10;
y = rand(1, 10);
stem(x, y);
title('离散数据图');
xlabel('x');
ylabel('y');

3.1.2 图形属性设置

• 线条颜色: 使用 'Color' 属性，例如 'r' (红色), 'g' (绿色), 'b' (蓝色) 等。
• 线型: 使用 'LineStyle' 属性，例如 '-' (实线), '--' (虚线), ':' (点线) 等。
• 标记符号: 使用 'Marker' 属性，例如 'o' (圆圈), '*' (星号), '+' (加号) 等。

代码示例:

x = 0:0.1:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);% 设置线条颜色、线型和标记符号
plot(x, y1, 'r--o', 'LineWidth', 2);  % 红色虚线，圆圈标记
hold on;  % 保持当前图形
plot(x, y2, 'b:', 'LineWidth', 2);    % 蓝色点线
legend('sin(x)', 'cos(x)');
title('正弦和余弦曲线');
xlabel('x');
ylabel('y');

3.1.3 多图绘制

• subplot: 将图形窗口划分为多个子图，并在每个子图中绘制图形。

代码示例:

x = 0:0.1:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
y3 = tan(x);% 创建 2x2 的子图布局
subplot(2, 2, 1);  % 第一行第一列
plot(x, y1);
title('sin(x)');subplot(2, 2, 2);  % 第一行第二列
plot(x, y2);
title('cos(x)');subplot(2, 2, 3);  % 第二行第一列
plot(x, y3);
title('tan(x)');

3.1.4 图形标注

• title: 添加图形标题。
• xlabel: 添加 x 轴标签。
• ylabel: 添加 y 轴标签。
• legend: 添加图例。

代码示例:

x = 0:0.1:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);plot(x, y1, 'r', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(x, y2, 'b', 'LineWidth', 2);
title('正弦和余弦曲线');
xlabel('x');
ylabel('y');
legend('sin(x)', 'cos(x)');

3.2 三维绘图

3.2.1 三维曲线绘制

• plot3: 绘制三维曲线。

代码示例:

t = 0:0.1:10*pi;
x = sin(t);
y = cos(t);
z = t;plot3(x, y, z);
title('三维螺旋线');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
grid on;

3.2.2 三维曲面绘制

• surf: 绘制三维曲面图。
• mesh: 绘制三维网格图。

代码示例:

[x, y] = meshgrid(-2:0.1:2);
z = x.^2 + y.^2;% 绘制三维曲面图
figure;
surf(x, y, z);
title('三维曲面图');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');% 绘制三维网格图
figure;
mesh(x, y, z);
title('三维网格图');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');

3.2.3 视角调整与图形旋转

• view: 设置视角。
• rotate3d: 启用图形旋转功能。

代码示例:

[x, y] = meshgrid(-2:0.1:2);
z = x.^2 + y.^2;surf(x, y, z);
title('三维曲面图');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');% 设置视角
view(30, 45);  % 方位角 30 度，俯仰角 45 度% 启用图形旋转
rotate3d on;

3.3 图形保存与导出

3.3.1 保存图形为不同格式

• saveas: 将图形保存为指定格式的文件，例如 png, jpg, pdf 等。

代码示例:

x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
plot(x, y);
title('正弦曲线');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');% 保存为 png 格式
saveas(gcf, 'sine_wave.png');% 保存为 jpg 格式
saveas(gcf, 'sine_wave.jpg');% 保存为 pdf 格式
saveas(gcf, 'sine_wave.pdf');

3.3.2 设置图形分辨率与尺寸

• print: 设置图形分辨率和尺寸，并保存图形。

代码示例:

x = 0:0.1:2*pi;
y = sin(x);
plot(x, y);
title('正弦曲线');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');% 设置分辨率为 300 dpi，尺寸为 8x6 英寸
print('-dpng', '-r300', '-s800,600', 'sine_wave_high_res.png');

总结:

本章介绍了 MATLAB 的绘图功能，包括二维绘图、三维绘图以及图形保存与导出。通过代码示例，您可以学习如何使用不同的函数绘制各种图形，并设置图形的属性和标注。在接下来的章节中，我们将学习 MATLAB 的其他功能，例如文件操作、符号计算、图像处理等。

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