第五章数据显示及存取_MATLAB全教学(安装使用运算编程仿真应用与接口)

MATLAB全教学（安装、使用、运算、编程、仿真、应用与接口）第一章概述第二章基础知识第三章数学运算第四章基本编程第五章数据显示及存取第六章数值计算第七章符号计算第八章图形用户界面（GUI）第九章Simulink仿真第十章实际应用第十一章外部接口第五章数据显示及存取本章将着重介绍：数据的显示；数据的保存；数据的读取。目录5.1二维绘图5.2三维绘图5.3图形处理5.4图形窗口5.5MAT文件应5.6文件I/O习题5.1二维绘图5.1.1函数plot()5.1.2函数fplot()5.1.3函数ezplot()二维图形的绘制是MATLAB语言图形处理的基础。本节将主要介绍函数:plot()；fplot()；ezplot()。5.1.1函数plot()1．plot(y)2．plot(x,y)3．plot(x,y,s)1．plot(y)参数y可以是向量、实数矩阵或复数向量；若y为向量，图形以向量索引为横坐标值，以向量元素值为纵坐标值；若y为实数矩阵，则分别绘制y的各列向量；若y为复向量，图形以复向量对应的实部向量为横坐标值，以虚部向量为纵坐标值。0102030405060708090100-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8101020304050607080901000204060801001201401601802002．plot(x,y)参数x和y均可为向量和矩阵，分以下三种情况；参数x和y均为n维向量；参数x为n维向量且y为mn或nm的矩阵；参数x和y均为mn矩阵。01234567891011.21.41.61.822.22.42.62.833．plot(x,y,s)参数x和y的含义同plot(x,y)中的相同。常见的可用字符及其意义如下表所示。02468101214161820-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815.1.2函数fplot()函数plot()将外部的离散数据转化为图形。数据点越多绘制的曲线越精确，越能反映数据的规律；数据点少，则可能无法正确反映数据的规律。函数fplot()帮助用户构建所需要绘制函数的数据，函数plot()的具体用法如下：其中各项参数的含义如下。function：待绘制的函数。limits：定义x轴（自变量）的取值范围[xminxmax]，或x轴和y轴（应变量）的范围[xminxmaxyminymax]。LineSpec：定义绘图的线型、颜色等。tol：相对误差容忍度，默认值为2e-3。n：当n≥1时，至少绘制n+1个点，默认值为1。axes_handle：坐标轴句柄，函数的图形将绘制在这个坐标系中。P1,P2…：向函数传递参数值。X,Y…：采样的自变量和对应的函数值。-3-2-10123-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815.1.3函数ezplot()函数ezplot()用于绘制函数在某一自变量区域内的图形，它的具体使用方法如下：当f=f(x)时，各参数的含义如下。ezplot(f)：绘制函数在默认区域-2*pix2*pi内的图形。ezplot(f,[min,max])：绘制函数在区域minxmax内的图形。当f=f(x,y)时，各参数的含义如下。ezplot(f)：绘制函数在默认区域-2*pix2*pi，-2*piy2*pi内的图形。ezplot(f,[xmin,xmax,ymin,ymax])：绘制函数f(x,y)=0在区域xminxxmax，yminyymax内的图形。ezplot(f,[min,max])：绘制函数f(x,y)=0在区域minxmax、minymax内的图形。ezplot(x,y)：绘制参数方程组x=x(t)，y=y(t)在默认区域0t2*pi内的图形。ezplot(x,y,[tmin,tmax])：绘制参数方程组x=x(t)，y=y(t)在区域tminttmax内的图形。ezplot(...,figure_handle)：在句柄为figure_handle的窗口中绘制图形。ezplot(axes_handle,...)：在句柄为axes_handle的坐标系上绘制图形。h=ezplot(...)：返回图形的句柄。需要说明的是，上述函数中的自变量名称不局限于x和y。-3-2-10123-3-2-10123uzu2+z2-4=05.2三维绘图5.2.1函数plot3()5.2.2函数mesh()5.2.3函数surf()5.2.4改进的三维绘图函数最常用的三维绘图：三维曲线图，对应的MATLAB函数为plot3()网格图和，对应的MATLAB函数为mesh()曲面图，对应的MATLAB函数为和surf()5.2.1函数plot3()函数plot3()具体使用方法如下：其中X1、Y1、Z1为向量或矩阵，LineSpec定义曲线线型、颜色等，PropertyName为线对象的属性名，PropertyValue为相应属性的值，h是用于存放曲线簇中每一个线对象的句柄变量。当X1、Y1、Z1为长度相同的向量时，函数plot3()将绘得一条分别以向量X1、Y1、Z1为x，y，z轴坐标值的空间曲线；当X1、Y1、Z1均为mn的矩阵时，函数plot3()将绘得m条空间曲线，其中，第I条空间曲线分别以X1、Y1、Z1矩阵的第I列分量为x，y，z轴坐标值的空间曲线。-1-0.500.51-1-0.500.510.811.21.41.61.825.2.2函数mesh()函数mesh()可以绘出在某一区间内的完整曲面，其具体使用方法如下：其中：C用于定义颜色；X和Y必须均为向量若X和Y的长度分别为m和n，则Z必须为mn的矩阵，在这种情况下，网格线的顶点为（X(j),Y(i),Z(i,j)）；若参数中没有提供X，Y，则将(i,j)作为Z(i,j)的X，Y轴坐标值。020406080100050100-0.500.515.2.3函数surf()与函数mesh()不同，函数mesh()绘制得到的是网格图，而函数surf()绘制得到的是着色的三维曲面，其具体使用方法如下：其中，各参数的含义与函数mesh()命令中的相同。-4-2024-4-2024-10-50510-4-2024-4-2024-10-505105.2.4改进的三维绘图函数1．函数meshc()和meshz()2．函数surfc()前面介绍了3个基本的三维绘图函数，下面介绍一些常用的图形处理功能。1．函数meshc()和meshz()函数meshc()在函数mesh()绘制的三维曲面图基础上再绘出等高线。01020300102030-10-50510函数meshz()的作用是在函数mesh()绘制的三维曲面图基础上再绘出边界面。01020300102030-10-505102．函数surfc()函数surfc()在函数surf()绘制的三维图形基础上再绘出等高线。5.3图形处理5.3.1图形标注5.3.2坐标轴的控制5.3.3图形数据取点5.3.4子图和图形保持5.3.5图形的打印和输出MATLAB提供了强大的图形处理功能。下面具体的介绍图形标注坐标轴的控制图形数据取点子图和图形保持图形的打印和输出5.3.1图形标注1．标注坐标轴和图形标题2．文本标注图形3．标注图例MATLAB提供了丰富的图形标注函数，可以方便地对所绘图形进行标注。1．标注坐标轴和图形标题实现标注坐标轴和填加图形标题的函数主要有xlabel()、ylabel()、zlabel()和title()等，具体使用方法基本相同并如下表示。其中：string是标注所用的文本；fname是一个函数名，该函数的返回值必须是字符串；‘PropertyName’定义标注文本的属性；PropertyValue为对应的属性值。1234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81x(0-2)y=sin(x)正弦函数在标注过程中经常会遇到特殊符号的输入问题，MATLAB提供了相应的字符转换。常见的转换如下表所示。可以对标注文本进行显示控制，方式如下。\bf：黑体。\it：斜体。\sl：透视。\rm：标准形式。\fontname{fontname}：定义标注文字的字体。\fontsize{fontsize}：定义标注文字的字体大小。2．文本标注图形在MATLAB中的文本标注：函数text()，函数gtext()使用方法如下：1234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81x(0-2)y=sin(x)正弦函数sin(t)=.707sin(t)=0sin(t)=-.7071234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81y=sin(x)3．标注图例使用函数legend()为曲线填加图例以便区分，能够为图形中的所有曲线进行标注，并以输入变量作为标注文本，其具体使用方法如下：其中：‘string1’,‘string2’等分别标注绘图过程中按绘制先后顺序所生成的曲线，‘Location’定义标注位置属性，location用于定义属性值。图例标注位置属性值表-4-3-2-101234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81cossin5.3.2坐标轴的控制1．函数axis()2．命令zoom3．命令grid4．命令box在MATLAB中可以通过设置参数来实现对坐标轴的各种控制，这里仅介绍常用的控制函数。1．函数axis()该函数的作用是控制坐标轴的刻度范围及显示形式，使用方法如下：其中：[xminxmaxyminymaxzminzmax]用于定义坐标轴的范围；string是控制字符串，可用的string。函数axis()的控制字符串表00.511.5-1.5-1-0.500.511.52．命令zoom该命令的作用是控制二维图形的坐标轴缩放，使用方法如下：其中，string为控制字符串。命令zoom的控制字符串表3．命令grid该命令的作用是绘制坐标网格，使用方法如下：-4-3-2-101234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.814．命令box该命令的作用是在图形边界显示坐标刻度，使用方法如下：-4-3-2-101234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815.3.3图形数据取点当希望从已完成的图形中读取若干自变量对应的函数值时，使用函数ginput()读取二维图形的数据，使用方法如下：5.3.4子图和图形保持1．命令hold2．函数subplot()在绘图过程中，经常会碰到下面两种情况：在已绘制的图上填加新曲线；将几个子图绘制在一个图形上。MATLAB提供命令hold和函数subplot()解决上述问题。1．命令hold该命令常用的使用方法如下：-4-3-2-101234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.812．函数subplot()该函数的作用是将一个图形分隔成若干子区域，在指定子区域显示指定子图，使用方法如下。-505-1-0.500.51First:cos-505-1-0.500.51Second:sin-50501234Third:abs-505-4-2024Fourth:floor-505-4-2024Fifth:round-505-1-0.500.51Sixth:sign-505-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81TheFirstblock:cos-4-2024-1-0.500.51TheSecondblock:sin-505-4-2024TheThirdblock:round-505-1-0.500.51TheFourthblock:sign5.3.5图形的打印和输出MATLAB提供了几种方式输出当前的