MATLAB二维绘图全解析

# MATLAB二维绘图全解析 ## 1. 子图绘制 ### 1.1 子图布局函数 MATLAB中，`tiledlayout`函数可将绘图窗口分割成`m`行`n`列的网格，之后使用`nexttile`函数指定在哪个网格中绘图。例如，将绘图窗口分割成上下两个图： ```matlab x = 0:pi/20:2*pi; tiledlayout(2,1) nexttile plot(x,sin(x)) title("Sin(x)") xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis"),grid minor nexttile plot(x,sin(2*x)) title("Sin(2x)") xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis"), grid minor ``` 此代码运行后，第一个图绘制在上方网格，第二个图绘制在下方网格。 ### 1.2 动态布局 若不确定特定任务需要多少网格，可使用`tiledlayout("flow")`。第一个图会在只有一个网格的窗口中创建，随着更多图的创建，窗口会自动调整网格数量。示例代码如下： ```matlab x = 0:pi/20:2*pi; tile_name = tiledlayout("flow"); nexttile plot(x,sin(x)) title("Sin(x)"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") nexttile plot(x,sin(x).^2+cos(x)) title("Trig Function"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") nexttile plot(x,2+3*x-8*x.^2+1.5*x.^3) title("Polynomial"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") title(tile_name,["Some Sample Plots";"Created Using the Flow Option"]) ``` ### 1.3 跨网格绘图 `nexttile`函数还允许用户跨多个网格绘图，使每个图的大小不必相同。例如，若要将最后一个图填充窗口的下半部分： ```matlab tile_name = tiledlayout(2,2); x = 0:pi/20:2*pi; nexttile plot(x,sin(x)) title("Sin(x)"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") nexttile plot(x,sin(x).^2+cos(x)) title("Trig Function"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") nexttile(3,[1,2]) plot(x,2+3*x-8*x.^2+1.5*x.^3) title("Polynomial"),xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") title(tile_name,["Some Sample Plots";"Created Using the Designated Option"]) ``` ## 2. 其他二维绘图类型 ### 2.1 极坐标图 MATLAB提供了极坐标绘图功能，使用`polarplot`函数。例如： ```matlab x = 0:pi/100:pi; y = sin(x); polarplot(x,y) title("The sine function in polar coordinates is a circle") ``` 此代码绘制了正弦函数的极坐标图。 ### 2.2 对数图 对数图在变量变化范围大或数据呈指数变化时很有用。MATLAB提供了以下对数绘图命令： | 命令 | 功能 | | ---- | ---- | | `plot(x,y)` | 生成向量`x`和`y`的线性图 | | `semilogx(x,y)` | `x`轴使用对数刻度，`y`轴使用线性刻度绘图 | | `semilogy(x,y)` | `x`轴使用线性刻度，`y`轴使用对数刻度绘图 | | `loglog(x,y)` | `x`轴和`y`轴都使用对数刻度绘图 | 示例代码如下： ```matlab t=tiledlayout("flow"); x = 0:0.5:50; y = 5*x.^2; nexttile plot(x,y) title("Polynomial - linear/linear") ylabel("y-axis"), grid nexttile semilogx(x,y) title("Polynomial - log/linear") ylabel("y-axis"), grid nexttile semilogy(x,y) title("Polynomial - linear/log") xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis"), grid nexttile loglog(x,y) title("Polynomial - log/log") xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis"), grid m = "A Polynomial Plotted Using Multiple Graphing Strategies"; title(t,m) ``` ### 2.3 柱状图和饼图 MATLAB提供了多种绘制柱状图和饼图的函数，如下表所示： | 函数 | 功能 | | ---- | ---- | | `bar(x)` | 当`x`为向量时，生成垂直柱状图；当`x`为二维数组时，按行分组数据 | | `barh(x)` | 当`x`为向量时，生成水平柱状图；当`x`为二维数组时，按行分组数据 | | `bar3(x)` | 生成三维柱状图 | | `bar3h(x)` | 生成三维水平柱状图 | | `pie(x)` | 生成饼图，数组中的每个元素代表饼图的一片 | | `pie3(x)` | 生成三维饼图，数组中的每个元素代表饼图的一片 | | `histogram(x)` | 生成直方图 | 示例代码如下： ```matlab clear, clc, clf x = [1,2,5,4,8]; y = [x;1:5]; t=tiledlayout("flow"); nexttile bar(x),title("A Bar Graph of Vector x") nexttile bar(y),title("A Bar Graph of Array y") nexttile bar3(y),title("A Three-dimensional Bar Graph") nexttile pie(x),title("A Pie Chart of x") title(t,"Sample Bar Graphs and Pie Charts") ``` ### 2.4 直方图 直方图用于展示一组值的分布，在统计分析中很有用。MATLAB的`histogram`函数可自动确定合适的分组数量，也允许用户指定分组数量或分组边界。例如： ```matlab x = [100,95,74,87,22,78,34,82,93,88,86,69,55,72]; histogram(x) ``` 若要指定分组数量为5： ```matlab histogram(x, 5) ``` 若要指定分组边界： ```matlab edges=[0,60,70,80,90,100]; histogram(x,edges) ``` 若要使分组面积与分组内的值数量成比例： ```matlab histogram(x,edges,"normalization","countdensity") ``` ### 2.5 双`y`轴图 当两个`y`值的数量级差异较大时，使用双`y`轴图可以更清晰地展示数据。例如： ```matlab x = 0:pi/20:2*pi; y1 = sin(x); y2 = exp(x); tiledlayout(1,2) nexttile plot(x,y1,x,y2) xlabel("x-axis"), ylabel("y-axis") nexttile yyaxis left plot(x,y1) xlabel("x-axis"),ylabel("sin function") yyaxis right plot(x,y2) ylabel(" ```