MATLAB学习文档（二十四）

plot(X,Y) 创建 Y 中数据对 X 中对应值的二维线图。
要绘制由线段连接的一组坐标，请将 X 和 Y 指定为相同长度的向量。
要在同一组坐标区上绘制多组坐标，请将 X 或 Y 中的至少一个指定为矩阵。
plot(X,Y,LineSpec) 使用指定的线型、标记和颜色创建绘图。
plot(X1,Y1,...,Xn,Yn) 在同一组坐标轴上绘制多对 x 和 y 坐标。此语法可替代将坐标指定为矩阵的形式。
plot(X1,Y1,LineSpec1,...,Xn,Yn,LineSpecn) 可为每个 x-y 对组指定特定的线型、标记和颜色。您可以对某些 x-y 对组指定 LineSpec，而对其他对组省略它。例如，plot(X1,Y1,"o",X2,Y2) 对第一个 x-y 对组指定标记，但没有对第二个对组指定标记。
plot(Y) 绘制 Y 对一组隐式 x 坐标的图：

如果 Y 是向量，则 x 坐标范围从 1 到 length(Y)。

如果 Y 是矩阵，则对于 Y 中的每个列，图中包含一个对应的行。x 坐标的范围是从 1 到 Y 的行数。

如果 Y 包含复数，MATLAB® 绘制 Y 的虚部对 Y 的实部的图。如果同时指定了 X 和 Y，虚部将被忽略。

plot(Y,LineSpec) 使用隐式 x 坐标绘制 Y，并指定线型、标记和颜色。

表数据

plot(tbl,xvar,yvar) 绘制表 tbl 中的变量 xvar 和 yvar。要绘制一个数据集，请为 xvar 指定一个变量，为 yvar 指定一个变量。要绘制多个数据集，请为 xvar、yvar 或两者指定多个变量。如果两个参量都指定多个变量，它们指定的变量数目必须相同。 (自 R2022a 起)
plot(tbl,yvar) 绘制表中的指定变量对表的行索引的图。如果该表是时间表，则绘制指定变量对时间表的行时间的图。 (自 R2022a 起)

其他选项

plot(ax,___) 在目标坐标区上显示绘图。将坐标区指定为上述任一语法中的第一个参量。
plot(___,Name,Value) 使用一个或多个名称-值参量指定 Line 属性。这些属性应用于绘制的所有线条。需要在上述任一语法中的所有参量之后指定名称-值参量。有关属性列表，请参阅 Line 属性。
p = plot(___) 返回一个 Line 对象或 Line 对象数组。创建绘图后，使用 p 修改该绘图的属性。有关属性列表，请参阅 Line 属性。

参数说明

|-----------------------------|-----------------------------|
| 参数 | 说明 |
| x | 横坐标数据，可以是向量或矩阵。 |
| y | 纵坐标数据，可以是向量或矩阵。 |
| LineSpec ( 可选 ) | 用于指定线型、标记和颜色，可以使用符号或字符串来表示。 |

LineSpec 说明

|----------------------|----------------------------------------------------------------|
| 符号 / 字符串 | 说明 |
| 线型 | ' -' 实线, ' --' 虚线, ':' 点线, '-.' 点划线 |
| 标记 | ' o' 圆圈, ' *' 星号, ' +' 加号, ' x' 叉号 |
| 颜色 | ' r' 红色, ' g' 绿色, ' b' 蓝色, ' k' 黑色, ' c' 青色, ' m' 品红色, ' y' 黄色 |

举例

Matlab 复制代码

% 绘制简单线图

x = [1 2 3 4];

y = [2 3 5 7];

plot(x, y);

% 绘制带标记和颜色的线图

plot(x, y, 'ro-');

% 绘制多条线图

x1 = [1 2 3 4];

y1 = [2 3 5 7];

x2 = [1 3 5 7];

y2 = [4 6 8 10];

plot(x1, y1, 'r-', x2, y2, 'b--');

注意事项

LineSpec 中线型、标记和颜色的顺序可以任意排列。
如果不指定 LineSpec，则使用默认的实线、无标记和默认颜色。
可以只指定线型、标记或颜色中的一项或两项。
如果不指定横坐标数据，则默认横坐标为 1, 2, ... 的序列。
可以使用矩阵作为 x 或 y 的输入，此时会绘制多条线图。
可以重复输入 x 和 y，同时绘制多组线图。

9.2.1.2 plot 函数的名称 - 值参

plot 函数除了支持 LineSpec 参数控制线条颜色、线型和标记形状外，还支持使用名称-值参数进行更精细的调整，例如线条宽度、标记大小、标记颜色等。

以下是一些常用名称-值参数的总结：

|------------------------|-------------------------------|--------------------------|-------------------------------------------------------|
| 参数名称 | 含义 | 默认值 | 示例代码 |
| Color | 线条颜色 | [0 0.4470 0.7410] (蓝色) | plot(x,y,'Color',[1,0,0]) (红色) |
| LineWidth | 线条宽度 | 0.5 | plot(x,y,'LineWidth',2) (宽度为2) |
| Marker | 标记符号 | 'none' | plot(x,y,'Marker','o') (圆形标记) |
| MarkerSize | 标记大小 | 6 | plot(x,y,'MarkerSize',10) (大小为10) |
| MarkerEdgeColor | 标记的轮廓颜色 | 'auto' | plot(x,y,'MarkerEdgeColor','r') (红色轮廓) |
| MarkerFaceColor | 标记填充颜色 | 'none' | plot(x,y,'MarkerFaceColor',[0,0,0]) (黑色填充) |
| DatetimeTickFormat | datetime 刻度标签的格式 (横坐标是时间点数组) | MATLAB 默认格式 | plot(t,y,'DatetimeTickFormat','HH:mm') (显示小时和分钟) |
| DurationTickFormat | duration 刻度标签的格式 (横坐标是持续时间数组) | MATLAB 默认格式 | plot(d,y,'DurationTickFormat','%H:%M:%S') (显示小时、分钟和秒) |

使用示例

Matlab 复制代码

% 绘制函数 y = x^2 在区间 [0, 5] 上的图像，设置线条宽度为 2，标记为圆形，标记大小为 10，标记填充颜色为红色

x = 0:0.1:5;

y = x.^2;

plot(x,y,'LineWidth',2,'Marker','o','MarkerSize',10,'MarkerFaceColor','r');

注意事项

名称-值参数必须出现在其他参数之后。
使用名称-值参数无法为不同的线条设置不同的属性，例如线条宽度。
如果需要为不同的线条设置不同的属性，可以使用 hold on 命令将图像保持在当前坐标系中，然后分别绘制每条线并设置相应的属性。

9.2.2 hold on/hold off：同一个坐标区中绘制多个图形

功能概述

hold on 和 hold off 用于控制当前坐标区的"保持"状态。

hold on

开启坐标区保持状态。在此状态下，后续的绘图命令（如 plot, scatter 等）不会清除当前图形，而是直接在现有图形上叠加绘制新的图形。

hold off

关闭坐标区保持状态。这是 MATLAB 的默认状态。在此状态下，执行新的绘图命令会清除当前坐标区的所有内容，然后绘制新图形。

简单来说，hold on 就像是在一张画上覆盖一层透明描图纸继续画，而 hold off 则是每次都换一张新纸画。

详细语法与参数说明

这两个命令的语法非常简单，没有复杂的参数。

|----------|-------------|------------------------------------------------------------------------|
| 命令 | 语法 | 参数说明 |
| 开启保持 | hold on | 无参数。执行后，当前坐标区进入保持状态。 |
| 关闭保持 | hold off | 无参数。执行后，当前坐标区退出保持状态，恢复到默认的"替换"模式。 |
| 切换状态 | hold | 无参数。在 on 和 off 状态之间切换。如果当前是 on，则变为 off；反之亦然。 |
| 查询状态 | hold(state) | state 可以是一个逻辑变量。例如，ishold = hold('query') 会返回当前坐标区的保持状态（true 或 false）。 |

核心要点

hold on 和 hold off 通常成对出现，以确保在完成叠加绘图后，绘图状态能恢复到默认，避免影响后续代码。
它们的作用域是当前图形窗口的当前坐标区。
如果有多个子图（subplot），hold 命令只对最后点击或最后操作的子图生效。

举例说明

示例 1：基础叠加绘图

这个例子展示了如何在一个坐标区中绘制两条不同属性的曲线。

Matlab 复制代码

% 准备数据

x = 0:0.1:2*pi;

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

% 绘制第一条曲线

figure; % 创建一个新的图形窗口

plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 2); % 红色实线，线宽为2

title('正弦和余弦函数图像');

xlabel('x');

ylabel('y');

legend('sin(x)'); % 添加图例

% 开启保持状态，准备叠加绘制

hold on;

% 绘制第二条曲线

plot(x, y2, 'b--', 'LineWidth', 2); % 蓝色虚线，线宽为2

legend('sin(x)', 'cos(x)'); % 更新图例，加入第二条曲线

% 关闭保持状态，恢复默认

hold off;

先用 plot 绘制了 sin(x) 的图像。

hold on 告诉 MATLAB："接下来不要擦掉这张图，我要在上面继续画。"

第二个 plot 命令直接在 sin(x) 的图像上叠加绘制了 cos(x) 的图像。

hold off 将绘图状态恢复，这样如果后面还有 plot 命令，它会重新开始画一张新图。

示例 2：解决名称-值参数无法分别设置的问题

Matlab 复制代码

% 准备数据

x = 0:0.01:6;

y1 = x.^3;

y2 = exp(x);

% 创建图形和第一条曲线（红色实线，线宽1.5）

figure;

plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 1.5);

hold on; % 开启保持

% 绘制第二条曲线（蓝色虚线，线宽3）

plot(x, y2, 'b--', 'LineWidth', 3);

% 添加图例和标签

legend('y = x^3', 'y = e^x');

title('不同属性的函数图像');

xlabel('x');

ylabel('y');

grid on; % 添加网格

% 关闭保持

hold off;

总结

|------------|------------------------|--------------------------|-------------------------------|
| 功能 | 命令 | 作用 | 使用场景 |
| 开启叠加绘图 | hold on | 保持当前图形，新图形叠加绘制 | 需要在同一坐标区展示多条曲线、散点或其他图形对象时。 |
| 关闭叠加绘图 | hold off | 清除当前图形，新图形替换旧图形（恢复默认） | 完成叠加绘图后，避免影响后续的绘图代码，是良好的编程习惯。 |
| 切换状态 | hold | 在 on 和 off 状态间切换 | 在循环或条件语句中，需要根据情况切换绘图模式时。 |
| 查询状态 | ishold = hold('query') | 获取当前坐标区的保持状态（true/false） | 在编写通用函数或工具箱时，需要根据当前状态决定下一步操作。 |

9.2.3 使用 legend 函数添加图例

功能概述

legend 函数用于在当前坐标区创建一个图例。

图例会关联图中的图形对象（如线条、散点等），并用一个小的文本标签和对应的样式（颜色、线型、标记）来解释每个对象代表什么。

详细语法与参数说明

legend 函数的语法支持多种调用方式

|--------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------|
| 语法 | 参数说明 |
| legend(label1, ..., labelN) | 最常用的语法 。为当前坐标区中的图形对象按创建顺序手动指定图例标签。label1 对应第一个对象，以此类推。标签可以是字符向量、字符串或字符串数组。 |
| legend(labels) | 使用字符串数组 labels 为图形对象指定标签。 |
| legend(obj, ___) | 指定要添加图例的图形对象 obj（如线条句柄）。这种方式可以精确控制哪些对象显示在图例中，以及它们的顺序。obj 后面可以跟上标签。 |
| legend(___,'Location',loc) | 核心参数 。使用 'Location' 名称-值参数来指定图例在坐标区中的位置。loc 可以是字符串或字符向量。 |
| legend(___,'Orientation',orient) | 指定图例的排列方向。orient 可以是 'vertical'（垂直，默认）或 'horizontal'（水平）。 |
| legend('toggle') | 切换图例的可见状态。如果图例存在则隐藏，如果不存在则显示。 |
| legend('hide') | 隐藏图例。 |
| legend('show') | 显示图例。 |
| legend('off') | 删除图例。 |

'Location' 参数的可选值

这是 legend 中最重要的参数之一，它决定了图例放置的位置，以避免遮挡数据。

|------------------------|--------------------------------|
| 位置值 | 说明 |
| 'north' | 坐标区内的顶部 |
| 'south' | 坐标区内的底部 |
| 'east' | 坐标区内的右侧 |
| 'west' | 坐标区内的左侧 |
| 'northeast' | 坐标区内的右上角（默认） |
| 'northwest' | 坐标区内的左上角 |
| 'southeast' | 坐标区内的右下角 |
| 'southwest' | 坐标区内的左下角 |
| 'northoutside' | 坐标区外的顶部 |
| 'southoutside' | 坐标区外的底部 |
| 'eastoutside' | 坐标区外的右侧 |
| 'westoutside' | 坐标区外的左侧 |
| 'northeastoutside' | 坐标区外的右上角 |
| 'northwestoutside' | 坐标区外的左上角 |
| 'southeastoutside' | 坐标区外的右下角 |
| 'southwestoutside' | 坐标区外的左下角 |
| 'best' | 在坐标区内部，MATLAB 自动选择最佳位置以避免与数据冲突 |
| 'bestoutside' | 在坐标区外部，MATLAB 自动选择最佳位置 |

举例说明

示例 1：基础用法与位置调整

这个例子复用之前 hold on 的例子，并为其添加一个位于左上角的图例。

Matlab 复制代码

% 准备数据

x = 0:0.1:2*pi;

y1 = sin(x);

y2 = cos(x);

% 绘制第一条曲线

figure;

plot(x, y1, 'r-', 'LineWidth', 2);

hold on;

% 绘制第二条曲线

plot(x, y2, 'b--', 'LineWidth', 2);

% 添加图例，并指定位置为左上角

legend('sin(x)', 'cos(x)', 'Location', 'northwest');

title('正弦和余弦函数图像');

xlabel('x');

ylabel('y');

grid on;

hold off;

使用 hold on 绘制了两条曲线。

legend('sin(x)', 'cos(x)', ...) 为第一条红色实线指定标签 'sin(x)'，为第二条蓝色虚线指定标签 'cos(x)'。

'Location', 'northwest' 将整个图例框放置在坐标区的左上角。

示例 2：使用句柄控制图例内容

有时候可能绘制了很多条线，但只想为其中几条添加图例。这时，获取图形对象的句柄就非常有用。

Matlab 复制代码

x = linspace(0, 10, 100);

y1 = sin(x);

y2 = 0.5*sin(x);

y3 = cos(x);

% 绘制所有曲线，并获取它们的句柄

figure;

p1 = plot(x, y1, 'k-'); % 黑色实线

hold on;

p2 = plot(x, y2, 'c--'); % 青色虚线

p3 = plot(x, y3, 'g-.'); % 绿色点划线

hold off;

% 只为 p1 和 p3 添加图例

legend([p1, p3], {'主要正弦波', '余弦波'}, 'Location', 'best');

title('选择性添加图例');

xlabel('x');

ylabel('y');

grid on;

p1 = plot(...) 在绘制图形的同时，将返回的图形对象（线条）句柄存储在变量 p1, p2, p3 中。

legend([p1, p3], ...) 第一个参数是一个句柄数组 [p1, p3]，明确告诉 legend 只为这两条线创建图例项。

第二个参数是与之对应的标签字符串数组 {'主要正弦波', '余弦波'}。

注意，青色虚线 p2 没有出现在图例中。

总结

legend 是提升图表可读性的重要工具。熟练掌握它的各种用法，特别是 'Location' 参数和句柄控制，能让你在制作学术报告、数据分析图表时更加得心应手。

|------------|-----------------------------|---------------------|-------------------------|
| 功能 | 语法 / 参数 | 作用 | 使用场景 |
| 手动添加标签 | legend('label1', 'label2') | 按绘图顺序为每个对象指定标签 | 最常用、最直接的方式，适用于大多数情况。 |
| 指定位置 | 'Location', 'northwest' | 将图例放置在坐标区的特定位置 | 避免图例遮挡重要的数据点或曲线。 |
| 选择性添加 | legend([h1, h3], ...) | 只为指定的图形对象（通过句柄）添加图例 | 当图中包含辅助线、参考线或不需说明的元素时。 |
| 水平排列 | 'Orientation', 'horizontal' | 使图例项水平排列而非垂直排列 | 当坐标区顶部或底部有较多空间时。 |
| 动态控制 | legend('toggle') | 切换图例的显示/隐藏状态 | 在交互式应用或GUI中，用于动态控制界面元素。 |
| 删除图例 | legend('off') | 从坐标区中彻底删除图例 | 当不再需要图例时。 |

9.2.4 使用 text 函数在图形中添加文本

功能概述

text 函数用于在当前坐标区的指定位置添加文本字符串。

与 legend 不同，text 的位置是完全由你通过坐标值来定义的，这赋予了它极高的灵活性。

可以用它来标记峰值、解释异常值、或者在任何需要文字说明的地方进行注释。

详细语法与参数说明

text 函数的核心是"位置"和"内容"。

支持丰富的名称-值参数来控制文本的外观。

|--------------------------|-----------------------------------------------------------|
| 语法 | 参数说明 |
| text(x, y, txt) | 最基础的语法 。在二维坐标 (x, y) 处添加文本 txt。txt 可以是字符向量、字符串或字符串数组。 |
| text(x, y, z, txt) | 在三维坐标 (x, y, z) 处添加文本 txt。 |
| text(___,Name,Value) | 在上述任何语法后，添加一个或多个名称-值参数对，来指定文本的属性，如字体大小、颜色、对齐方式等。 |

常用名称-值参数

|-------------------------|---------|-----------------------------------------------------|
| 参数名称 | 含义 | 可选值 / 示例 |
| FontSize | 字体大小 | 正数，如 12 (默认通常是 10) |
| Color | 文本颜色 | 颜色简写 ('r', 'g') 或 RGB 向量 ([0, 0, 1]) |
| FontWeight | 字体粗细 | 'normal' (默认), 'bold' |
| HorizontalAlignment | 水平对齐方式 | 'left' (默认), 'center', 'right' |
| VerticalAlignment | 垂直对齐方式 | 'middle' (默认), 'top', 'bottom', 'baseline', 'cap' |
| BackgroundColor | 文本背景颜色 | 颜色简写或 RGB 向量，如 'yellow' |
| EdgeColor | 文本框边缘颜色 | 颜色简写或 RGB 向量，如 'k' (黑色) |
| Interpreter | 文本解释器 | 'tex' (默认, 支持 LaTeX 子集), 'latex' (完整 LaTeX), 'none' |

这些参数能像在 Word 里一样精细地调整文本样式。

核心要点

对齐方式

HorizontalAlignment 和 VerticalAlignment 非常重要。

它们决定了指定的坐标 (x, y) 是文本的左上角、中心还是右下角等。

例如，'HorizontalAlignment','right' 会让文本的右边缘对齐到指定的 x 坐标。

Interpreter

设置为 'tex' 时，可以在文本中使用简单的 LaTeX 命令来显示数学公式、希腊字母等。

如 '\alpha' 会显示为 α，'x^2' 会显示为 x²。

举例说明

示例 1：标记数据点

这个例子中，绘制一个正弦波，并标记出它的最大值点。

Matlab 复制代码

% 准备数据

x = 0:0.1:2*pi;

y = sin(x);

% 绘制图形

figure;

plot(x, y, 'b-', 'LineWidth', 2);

hold on;

% 找到最大值点的坐标

[y_max, idx] = max(y);

x_max = x(idx);

% 绘制最大值点

plot(x_max, y_max, 'ro', 'MarkerSize', 8, 'MarkerFaceColor', 'r');

% 在最大值点旁边添加文本注释

% 使用右对齐，让文本在点的左侧

text(x_max, y_max, '  峰值点', ...

    'FontSize', 12, ...

    'Color', 'r', ...

    'FontWeight', 'bold', ...

    'HorizontalAlignment', 'left', ...

    'VerticalAlignment', 'middle');

title('正弦函数及其峰值');

xlabel('x');

ylabel('sin(x)');

grid on;

hold off;

找到最大值点的坐标 (x_max, y_max)。

text(x_max, y_max, ...) 将文本的起始位置设置在该点。

'HorizontalAlignment','left' 和 'VerticalAlignment','middle' 确保文本的左边缘中心对齐到 (x_max, y_max)，这样文本就会整齐地出现在点的右侧。

还调整了字体大小、颜色和粗细，使其更醒目。

示例 2：添加数学公式

利用 Interpreter 属性，可以在图中添加漂亮的数学公式。

Matlab 复制代码

% 准备数据

x = linspace(-2, 2, 200);

y = x.^2;

% 绘制图形

figure;

plot(x, y, 'm-', 'LineWidth', 2);

% 在图上添加公式

text(0, 3, '函数: y = x^2', ...

    'Interpreter', 'tex', ...

    'FontSize', 14, ...

    'HorizontalAlignment', 'center');

title('二次函数图像');

xlabel('x');

ylabel('y');

grid on;

text(0, 3, ...) 将文本放置在坐标 (0, 3) 附近。

'Interpreter','tex' 是关键，它告诉 MATLAB 将字符串 'y = x^2' 中的 ^ 解析为上标。

'HorizontalAlignment','center' 让文本以 (0, 3) 为中心居中对齐。

总结

text 函数是 MATLAB 可视化中实现"精准表达"的工具。

|------------|--------------------------------|--------------------------|--------------------|
| 功能 | 语法 / 参数 | 作用 | 使用场景 |
| 基础添加文本 | text(x, y, 'label') | 在坐标 (x, y) 处添加文本 'label' | 快速在图上做简单标记。 |
| 设置字体样式 | 'FontSize',12, 'Color','r' | 调整文本的大小、颜色等外观 | 突出重要信息，美化图表。 |
| 控制对齐方式 | 'HorizontalAlignment','center' | 精确控制文本相对于指定坐标的对齐方式 | 让文本与数据点、箭头等元素精确对齐。 |
| 添加文本框 | 'BackgroundColor','y' | 为文本添加背景色和边框 | 让文本在复杂的背景中依然清晰可读。 |
| 显示数学公式 | 'Interpreter','tex' | 使用 LaTeX 语法在文本中插入数学符号和公式 | 在学术论文或报告中标注函数、变量等。 |

结合 hold on，可以在任何图形上自由地添加想要的任何文字说明，让图表不仅能展示数据，更能讲述数据背后的故事。