Matlab绘图

[MATLAB 绘图](#MATLAB 绘图)
- [一、基本绘图函数 plot](#一、基本绘图函数 plot)
- - [1.1 基本语法](#1.1 基本语法)
  - [1.2 样式字符串 s 的格式：](#1.2 样式字符串 s 的格式：)
- [二、函数绘图 ezplot](#二、函数绘图 ezplot)
- - [2.1 显函数绘图](#2.1 显函数绘图)
  - [2.2 隐函数绘图](#2.2 隐函数绘图)
  - [2.3 参数方程绘图](#2.3 参数方程绘图)
- 三、其他二维图
- - [3.1 条形图 bar](#3.1 条形图 bar)
  - [3.2 阶梯图 stairs](#3.2 阶梯图 stairs)
  - [3.3 杆图 stem](#3.3 杆图 stem)
  - [3.4 填充图 fill](#3.4 填充图 fill)
  - [3.5 极坐标图 polar](#3.5 极坐标图 polar)
  - [3.6 饼图 pie](#3.6 饼图 pie)
  - [3.7 复数相量图](#3.7 复数相量图)
- 四、三维绘图函数
- - [4.1 三维线图 plot3](#4.1 三维线图 plot3)
  - [4.2 网格生成 meshgrid](#4.2 网格生成 meshgrid)
  - [4.3 网格图 mesh](#4.3 网格图 mesh)
  - [4.4 曲面图 surf](#4.4 曲面图 surf)
  - [4.5 加边框的网格图 meshz](#4.5 加边框的网格图 meshz)
  - [4.6 球体 sphere](#4.6 球体 sphere)
  - [4.7 圆柱体 cylinder](#4.7 圆柱体 cylinder)
  - [4.8 峰值函数 peak](#4.8 峰值函数 peak)
- 五、散点图与等高线图
- - [5.1 二维散点图 scatter](#5.1 二维散点图 scatter)
  - [5.2 等高线图 contour](#5.2 等高线图 contour)
  - [5.3 三维散点图 scatter3](#5.3 三维散点图 scatter3)
  - [5.4 三维等高线 contour3](#5.4 三维等高线 contour3)
- 六、图形控制与标注
- - [6.1 网格线 grid](#6.1 网格线 grid)
  - [6.2 边框 box](#6.2 边框 box)
  - [6.3 标签 xlabel、ylabel、zlabel](#6.3 标签 xlabel、ylabel、zlabel)
  - [6.4 标题 title](#6.4 标题 title)
  - [6.5 添加文本 text、gtext](#6.5 添加文本 text、gtext)
  - [6.6 轴范围控制 axis](#6.6 轴范围控制 axis)
  - [6.7 多图重叠 hold](#6.7 多图重叠 hold)
  - [6.8 新建图形窗口 figure](#6.8 新建图形窗口 figure)
  - [6.9 子图 subplot](#6.9 子图 subplot)

MATLAB 绘图

本篇文档介绍 MATLAB 中常用的绘图函数，包括二维、三维绘图函数及其控制方式，并涵盖坐标轴标注与图形调整指令。

一、基本绘图函数 plot

1.1 基本语法

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plot(x, y)                  % 基本绘图
plot(x, y, s)              % 使用样式字符串s绘图
plot(x1, y1, s1, x2, y2, s2)   % 同时绘制多个函数

1.2 样式字符串 s 的格式：

线型：'-'(实线)，'--'(虚线)，':'(点线)，'-.'(点划线)
颜色：'r' 红，'g' 绿，'b' 蓝，'k' 黑，'m' 品红，'c' 青，'y' 黄
标记：'o' 圆圈，'x' 叉号，'+' 加号，'*' 星号

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>> x = 0:0.1:2*pi;
>> y1 = sin(x);
>> y2 = cos(x);
>> plot(x, y1, '-r*', x, y2, ':b');

二、函数绘图 ezplot

2.1 显函数绘图

语法：

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ezplot('f(x)', [x_min, x_max])

示例：

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>> ezplot('sin(x)', [0, 2*pi])

2.2 隐函数绘图

语法：

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>> ezplot('f(x,y)', [x_min, x_max, y_min, y_max])

示例：

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>> ezplot('x^2 + y^2 - 4')    % 圆的隐函数

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>> ezplot('x^2 + y^2 - 4', [1, 2, 1, 2])

)

2.3 参数方程绘图

语法：

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>> ezplot('x(t)', 'y(t)', [t_min, t_max])

示例：

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>> ezplot('cos(t)', 'sin(t)', [0, 2*pi])  % 单位圆

三、其他二维图

3.1 条形图 bar

语法：

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bar(x, y, s)

x表示横坐标
y表示纵坐标
s与plot中的功能一样

示例：

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>> y = [1 3 5 2];
>> bar(["a" "b" "c" "d"], y)

3.2 阶梯图 stairs

语法：

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stairs(x, y, s)

x表示横坐标，只能为数值型
y表示纵坐标
s与plot中的功能一样

示例：

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>> y = [1 3 5 2];
>> stairs([1 2 3 7], y)

3.3 杆图 stem

语法：

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stem(x, y, s)

x表示横坐标
y表示纵坐标
s与plot中的功能一样

示例：

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>> y = [1 3 5 2];
>> stem([1 2 3 7], y)

3.4 填充图 fill

绘制x,y对应位置上的元素构成的点围成的图像
语法：

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fill(x, y, c)

x表示横坐标
y表示纵坐标
c表示颜色

示例：

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>> x = [0 1 1 0];
>> y = [0 0 1 1];
>> fill(x, y, 'g')

3.5 极坐标图 polar

语法：

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polar(theta, rho, s)

theta表示极角
rho表示长度
s与plot中的功能一样

示例：

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>> theta = linspace(0, 2*pi, 100);
>> r = sin(2*theta);
>> polar(theta, r)

3.6 饼图 pie

语法：

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pie(x, explode, labels)

x表示数值
explode为逻辑向量，表示是否要把对应扇形炸开
labels为向量，表示对应扇形的标签

示例：

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>> x = [1 2 3];
>> pie(x)

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>> x = [1 2 3];
>> pie(x, [1 0 0])

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>> x = [1 2 3];
>> pie(x, [1 0 0], ["a" "b" "c"])

3.7 复数相量图

语法：

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compass(z, s)

z是一个复数向量
s与plot中的功能一样

示例：

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>> z = [1+2i, 2+1i, 1-1i];
>> compass(z)

四、三维绘图函数

4.1 三维线图 plot3

语法：

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plot(x, y, z)                  % 基本绘图
plot(x, y, z, s)              % 使用样式字符串s绘图
plot(x1, y1, z1, s1, x2, y2, z2, s2)   % 同时绘制多个函数

示例：

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>> t = linspace(0, 10, 100);
>> plot3(cos(t), sin(t), t)

4.2 网格生成 meshgrid

语法：

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[X,Y] = meshgrid(x,y)

等价于X=ones(size(y))*x,Y=y*ones(size(x))，y得接转置符号'

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>> x = 1:3;
>> y = (10:10:30)';

>> X = ones(size(y)) * x, Y = y * ones(size(x))

X =
     1     2     3
     1     2     3
     1     2     3

Y =
    10    10    10
    20    20    20
    30    30    30

>> [X, Y]=meshgrid(x, y)

X =

     1     2     3
     1     2     3
     1     2     3


Y =

    10    10    10
    20    20    20
    30    30    30

4.3 网格图 mesh

语法：

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mesh(x, y, z)

x横坐标
y纵坐标
z第三维坐标

示例：

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>> [x, y] = meshgrid(-5:0.5:5);
>> z = sin(sqrt(x.^2 + y.^2));
>> mesh(x, y, z)

4.4 曲面图 surf

语法：

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surf(x, y, z)

x横坐标
y纵坐标
z第三维坐标

示例：

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>> [x, y] = meshgrid(-5:0.5:5);
>> z = sin(sqrt(x.^2 + y.^2));
>> surf(x, y, z)

4.5 加边框的网格图 meshz

语法：

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meshz(x, y, z)

x横坐标
y纵坐标
z第三维坐标

示例：

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>> [x, y] = meshgrid(-5:0.5:5);
>> z = sin(sqrt(x.^2 + y.^2));
>> meshz(x, y, z)

4.6 球体 sphere

语法：

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[x, y, z] = sphere(n)

n：球面在经纬方向的分段数，决定了生成球面的精细程度。
- 例如，n = 10 表示经纬线各划分为 10 段，总共 (n+1)×(n+1) 个点。
- n 越大，球面越平滑；n 越小，球体越粗糙。
返回值 x, y, z 是 (n+1)×(n+1) 的矩阵，表示球面坐标网格。

示例：

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>> [x, y, z] = sphere(30);
>> surf(x, y, z)

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>> [x, y, z] = sphere(90);
>> surf(x, y, z)

4.7 圆柱体 cylinder

语法：

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[x, y, z] = cylinder(R, n)

R：一个向量，指定每层的半径，例如 [1 0.5 0] 表示从底到顶的变化。
n：圆周方向上的分段数量（将圆平均划分为 n 等分）。
返回值 x, y, z 是 (n+1)×length(R) 的矩阵，表示圆柱的坐标点。

示例：

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>> [x, y, z] = cylinder(1, 50);
>> surf(x, y, z)

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[x, y, z] = cylinder(1, 500);
surf(x, y, z)

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>> [x, y, z] = cylinder([1 0]);
>> surf(x, y, z)

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>> [x, y, z] = cylinder([1 0.5 0 1]);
>> surf(x, y, z)

4.8 峰值函数 peak

语法：

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Z = peaks(n)
[X, Y, Z] = peaks(n)

n：用于生成 n×n 网格的数据点数，决定函数采样精度。
- 越大越精细，默认值为 49。
- peaks 会返回一个形如山峰的三维函数，用于演示 surf、mesh、contour 等图形。

示例：

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>> z = peaks(25);
>> surf(z)

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>> [X, Y, Z] = peaks(50);
>> surf(X, Y, Z)

五、散点图与等高线图

5.1 二维散点图 scatter

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)

5.2 等高线图 contour

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contour(x, y, z)

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>> x = -2*pi:0.1:2*pi;
>> y = -2*pi:0.1:2*pi;
>> [X, Y] = meshgrid(x, y);
>> Z = sin(X) .* cos(Y);
>> contour(X, Y, Z)

5.3 三维散点图 scatter3

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z = rand(1, 50);
scatter3(x, y, z)

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> z = rand(1, 50);
>> scatter3(x, y, z)

5.4 三维等高线 contour3

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contour3(x, y, z)

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>> x = -2*pi:0.1:2*pi;
>> y = -2*pi:0.1:2*pi;
>> [X, Y] = meshgrid(x, y);
>> Z = sin(X) .* cos(Y);
>> contour3(X, Y, Z)

六、图形控制与标注

6.1 网格线 grid

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grid on
grid off

示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> grid on

6.2 边框 box

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box on
box off

示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> grid on
>> box on

6.3 标签 xlabel、ylabel、zlabel

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xlabel('X 轴')
ylabel('Y 轴')
zlabel('Z 轴')

示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> xlabel('X 轴')
>> ylabel('Y 轴')

6.4 标题 title

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title('绘图标题')

示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> xlabel('X 轴')
>> ylabel('Y 轴')
>> title('散点图')

6.5 添加文本 text、gtext

语法：

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text(x, y, '文本标注')
gtext('点击位置添加')

text将在位置 ( x , y ) (x,y) (x,y)处添加文本，gtext执行后鼠标点击在哪里就会在哪里添加文本。
示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> text(0.1, 0.2, '文本标注')
>> gtext('点击位置添加')

6.6 轴范围控制 axis

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axis([xmin xmax ymin ymax])   % 设置 XY 轴范围
axis auto                     % 将坐标轴范围返回到默认状态

示例：

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>> x = rand(1, 50);
>> y = rand(1, 50);
>> scatter(x, y)
>> axis([0 0.5 0 0.5])
>> axis auto

6.7 多图重叠 hold

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hold on    % 继续在当前图形上绘图
hold off   % 关闭重叠绘图

示例：

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>> x = 1:5

x =

     1     2     3     4     5

>> y = 1:5

y =

     1     2     3     4     5

>> plot(x, y)

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>> hold on
>> plot([2 3 5], [8 10 15])

6.8 新建图形窗口 figure

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figure      % 新窗口
figure(2)   % 指定编号

示例：

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>> figure
>> figure(2)
>> figure(10)

6.9 子图 subplot

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>> subplot(2, 2, 1)   % 创建 2x2 网格的第1个子图
>> plot([1:5], [1:5])
>> subplot(2, 2, 2)   % 创建 2x2 网格的第2个子图
>> plot(sin([1:5]), cos([1:5]))
>> subplot(2, 2, 3)   % 创建 2x2 网格的第3个子图
>> plot([1:5], [1:5].^2)
>> subplot(2, 2, 4)   % 创建 2x2 网格的第4个子图
>> plot([1:5], [1:5].^3)