MATLAB-m文件和函数.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Matlab与系统仿真,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Matlab与系统仿真,*,Matlab与系统仿真,1,MATLAB,提供了强大图形绘制功效，用户只需,制订绘图方式,，并,提供充分绘图数据,，即能够得到所需图形。,五、,绘图功效与技巧,文件,第1页,Matlab与系统仿真,2,（一）,二维,图形绘制,（二）,三维,图形绘制,（三）图形,可视编辑,工具,主要内容,第2页,Matlab与系统仿真,3,（1）,简单,二维图形绘制,（2）,特殊,二维图形绘制,（,3）二维图形,修饰函数,（4）,图形窗口,控制与表现,（5）二维图形绘制,流程（总结）,（一）,二维,图形绘制,第3页,Matlab与系统仿真,4,1.,Plot(y),当,y,为一向量，以,y,序号作为,X,轴，按向量,y,得值绘制曲线。,（,1,）绘制简单二维图形,2.,Plot(x,y),x，y,均为向量，以,x,为,X,轴，,y,为,Y,轴绘制曲线（,x,y,等长）。,3.Plot(x,y,option,),曲线属性（,颜色、粗细,。）由,option,确定。,第4页,Matlab与系统仿真,5,option,选项：线,类型、标识符号、颜色,等。,曲线线型,曲线颜色,标识符号,选项,意义,选项,意义,选项,意义,选项,意义,选项,意义,:,.,实线,虚线,点线,点划,b,g,m,w,蓝色,绿色,红紫,白色,c,k,r,y,蓝绿,黑色,红色,黄色,*,.,x,o,星号,点号,叉号,圆圈,pentagram,square,diamond,hexagram,五角星,正方块,菱形块,六角星,线宽,LineWidth,例：,plot(t,y2,k-,LineWidth,5),第5页,Matlab与系统仿真,6,例1：,t=0:0.1:pi；,plot(t),第6页,Matlab与系统仿真,7,例2：绘制出一个周期内正弦曲线,*语句命令及绘图结果：,t=0:0.1:2*pi;,y=sin(t);,plot(t,y),第7页,Matlab与系统仿真,8,例,3,：,plot(t,y2,:g),plot(t,y3,xk),t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,y2=cos(t);,y3=sin(t),.,*cos(t);,plot(t,y1,-),第8页,Matlab与系统仿真,9,1.惯用调用格式,（2）,绘制特殊二维图形,函数名和惯用调用格式,意义,comet(x,y),compass(x,y),feather(x,y ),fill(x,y,c),hist(y,n),loglog(x,y ),polar(x,y),quiver(x,y),stairs(x,y),stem(x,y),彗星状轨迹图,罗盘图,羽毛状图,二维填充函数,直方图,对数图,极坐标图,磁力线图,阶梯图形,火柴杆图,第9页,Matlab与系统仿真,10,例：,t=-pi:0.3:pi;,y=1./(1+exp(-t);,plot,(t,y);,尝试：,stem,(t,y);,polar(t,y);,stairs(t,y);,第10页,Matlab与系统仿真,11,第11页,Matlab与系统仿真,12,给定函数曲线绘制,Plot(),函数能够轻易地绘制显式表示式函数，,但,隐函数,曲线怎样绘制？,按常规：,x=-sqrt(5):0.01:sqrt(5);,y1=sqrt(5-x.2)/3);,y2=-sqrt(5-x.2)/3);,plot(x,y1,x,y2),如：,x,2,+3y,2,=5,第12页,Matlab与系统仿真,13,ezplot(),函数,ezplot(x2+3*y2-5),第13页,Matlab与系统仿真,14,MATLAB,提供图形函数，专门用于对由,plot,命令,所画,图形进行,修饰,。,（3）,二维图形修饰函数,函数并非图形修饰唯一方法,菜单、右键快捷菜单、属性设置页,也能够。,第14页,Matlab与系统仿真,15,1.,坐标轴范围设定：,axis(Xmin,Xmax,Ymin,Ymax),2.,加坐标轴名称：,xlabel(,string,)，ylabel(,string,),3.,给图形加标题：,title(,string,),4.,加图例标注：,legend(,string1,string2,),5.,加网格：,grid on,grid off,6.,加普通标注：,gtext(,string,),在弹出图形窗口中，,选择地点，单击鼠标。,第15页,Matlab与系统仿真,16,第16页,Matlab与系统仿真,17,例：原图,t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,y2=cos(t);,plot(t,y1,r:,t,y2,g*),第17页,Matlab与系统仿真,18,将图形,x,轴大小范围限定在,0,2pi,之间，,y,轴大小范围限定在,-2,2,之间；,2),x,、,y,坐标轴分别标注为,“,弧度值,”,、,“,函数值,”,；,3),图形标题标注为,“,正弦曲线和余弦曲线,”,；,4),添加图例标注，标注字符分别为,“,y,1,”,、,“,y,2,”,；,5),给图形添加网格线；,6),在两条曲线上分别标注文本,“,y,1=sin(,t,),”,、,“,y,2=cos(,t,),”,。,要求：深入修饰例,2.16,图形，实现以下要求：,第18页,Matlab与系统仿真,19,解：,help line,line(,起点横坐标，终点横坐标,起点纵坐标，终点纵坐标,),，,例,:line(1,2,3,4),将画出（,1,3,）到,(2,4),一条直线，而不是,(1,2),到,(3,4),。,第19页,Matlab与系统仿真,20,最终结果（注意,gtext,指令,）：,要产生这个箭头，,一,.,能够,insetarrow,二,.,能够经过函数实现，详见补充知识文件夹，以下列图,请大家看,同学备注,第20页,Matlab与系统仿真,21,1.创建或打开图形窗口,（4）,图形,窗口控制与表现,在命令窗口运行绘图指令，自动创建（当前窗口，唯一）；,Figure,命令，创建另一窗口（当前），保留原窗口；,菜单建立新窗口；,Clf,命令，去除当前窗口全部内容,第21页,Matlab与系统仿真,22,图形重合（同一坐标系中绘制多幅图形）,（,1,）,Plot,命令会,清屏,，但可在一个,plot,命令中实现：,Plot(,x,y1,option1,x,y2,option2,),x,为公共,X,轴，分别以,y1,y2,为,Y,轴绘制多条曲线，,每条曲线属性由对应,option,确定。,第22页,Matlab与系统仿真,23,例：,t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,y2=cos(t);,y3=sin(t).*cos(t);,plot(t,y1,-,t,y2,:g,t,y3,xk),第23页,Matlab与系统仿真,24,思索：但很多试验情况下，实际上是对同一个变量进行测量，并将数据进行绘图比较。,第24页,Matlab与系统仿真,25,（,2,）,hold on,、,hold off,指令,hold on,：保留当前窗口图形；,hold off,：解除,hold on,；,例：,t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,y2=cos(t);,y3=sin(t).*cos(t);,plot(t,y1,-),hold on,plot(t,y2,:g),plot(t,y3,xk),line(0,8,0,0),hold off,第25页,Matlab与系统仿真,26,3.图形窗口分割,利用,subplot(),函数将整个图形窗口分割成若干个子图形部分，然后在每个部分用不一样函数绘制不一样曲线。,subplot(m,n,p),：,将当前窗口分割成,m,行、,n,列,，而且当前在其中,第,p,个,区域绘图。,绘图区域编号标准：,“,从左到右，从上到下,”,。,允许每个子窗口不一样坐标系。,第26页,Matlab与系统仿真,27,subplot(3,2,2),t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,plot(t,y1,-),subplot(3,2,4),t=-pi:0.1:pi;,y2=sin(t);,plot(t,y2,xk),例：,第27页,Matlab与系统仿真,28,MATLAB,图形窗口控制函数（汇总）,函 数,功 能 说 明,figure,figure(,n,),每调用一次就打开一个新图形窗口,创建或打开第n个图形窗口，使之成为当前窗口,clf,去除当前图形窗,hold on,hold off,保留当前窗口图形不被后继图形覆盖，可实现在同一坐标系中多幅图形重合,解除hold on命令，普通与hold on成对使用,subplot(,m,n,p,),将当前绘图窗口分割成,m,行、,n,列，并在第,p,个区域绘图,close,close all,关闭当前图形窗口,关闭全部图形窗口,第28页,Matlab与系统仿真,29,（5,）,二维图形绘制流程图,输入图形显示,相关函数,选择图形显示区域,调用相关绘图指令,设置图形属性,图形修饰,保留打印输出,第29页,Matlab与系统仿真,30,x=0:0.05:pi;,y1=5*sin(2*x);,y2=4*cos(4*x);,subplot(3,1,1);,plot(x,y1);,axis(0 pi-5.5 5.5);,grid on;,xlabel(Time);,ylabel(Amplitude);,title(y=5sin(2x);,相关函数,图形显示区域,绘图指令、属性设置,图形修饰,举例：,第30页,Matlab与系统仿真,31,subplot(3,1,2);,plot(x,y2);,axis(0 pi-5.5 5.5);,grid on;,xlabel(Time);,ylabel(Amplitude);,title(y=4cos(4x);,subplot(3,1,3);,plot(x,y1,-.or,x,y2,-b+);,xlabel(Time);,ylabel(Amplitude);,title(characteristic curve);,第31页,Matlab与系统仿真,32,例：能够用,subplot(),函数将整个图形窗口分割成若干个子图形部分，然后在每个部分用不一样函数绘制不一样曲线。,t=-pi:0.3:pi;y=1./(1+exp(-t);,subplot(221),plot(t,y);,title(plot(t,y),subplot(222),stem(t,y);,title(stem(t,y),subplot(223),polar(t,y);,title(polar(t,y),subplot(224),stairs(t,y);,title(stairs(t,y),第32页,Matlab与系统仿真,33,（二）三维图形绘制,（1）,三维曲线基本绘图,（2）,三维网格曲面绘制,（,3）,图像显示与处理,第33页,Matlab与系统仿真,34,调用,格式,Plot3(x1,y1,z1,option1,x2,y2,z2,option2,),（1）,三维曲线基本绘图,参数,意义与二维绘图命令相同。,以,逐点连折线方式绘制三维折线图，当各个数据点间距较小时，绘制即三维曲线。,也,可用各种特殊绘图函数。,也,可用各种图形修饰函数，但要求多考虑一个,Z,轴方向。,第34页,Matlab与系统仿真,35,t=0:pi/50:8*pi;,x=sin(t);,y=cos(t);,plot3(x,y,t);,stem3(x,y,t),例：,三维螺旋,线,绘制。,第35页,Matlab与系统仿真,36,三维网格曲面图所组成网格状表面由,X-Y,平面上,矩形栅格及对应,Z,坐标,组成，相邻点之间用直线连接,。,（2）,三维网格曲,面,绘制,等高图,密度图,建筑立面,。,对于显示大型数据矩阵或双变量函数是很有用。,第36页,Matlab与系统仿真,37,即定义四边形各个顶点三维坐标值；,1.,栅格数据点产生,普通先知道（,x,y)，,再利用函数公式计算,z,坐标；,二维坐标（,x,y),是种栅格形数据点，由,meshgrid,命令产生。,格式,meshgrid(x,y),:x,y,是向量，表示坐标范围。,第37页,Matlab与系统仿真,38,x=-2:0.1:2;,y=x;,X,Y=meshgrid(x,y);,例,第38页,Matlab与系统仿真,39,2.,绘制三维网格曲面,函数调用格式,说 明,X,Y,=meshgrid(,x,y,),依据(x,y)二维坐标数据生成x-y网格点坐标数据,其中：x,y是向量；X,Y是矩阵,mesh(,X,Y,Z,),绘制三维网格曲面：经过直线连接相邻点组成三维曲面,surf(,X,Y,Z,),绘制三维阴影曲面：经过小平面连接相邻点组成三维曲面,第39页,Matlab与系统仿真,40,Z=,X,.*exp(-,X,.2-,Y,.2);,mesh(X,Y,Z),grid on,第40页,Matlab与系统仿真,41,例：,绘制由函数,表示曲面图形,。,第41页,Matlab与系统仿真,42,第42页,Matlab与系统仿真,43,imread(),读取放在当前工作目录中图像文件函数，,保留为3维数组数据；,image(),读取保留3维图像数据并显示图像。,（3）,图像显示与处理,例：,W=imread(,pic,.jpg);,图形文件存当前目录,image(W),第43页,Matlab与系统仿真,44,W,是三维数据，由三层矩阵叠放而成，分别存放表示,红、绿、蓝,三原色分量。,尝试：改变图片色调？,1,）,将照片变为黄颜色基调；,2）,将照片变为底片效果。,第44页,Matlab与系统仿真,45,W(:,:,3)=0;,image(W),image(uint8(255-double(W),第45页,Matlab与系统仿真,46,（三）,MATLAB,图形可视化编辑工具,图形管理窗口除了简单显示图形功效外，本身就是一个,功效强大,图形可视编辑工具,，可实现功效主要有：,1),通用图形文件管理功效，如保留、打开、新建图形文件等；,2),通用图形效果编辑功效，如图形放大、缩小、旋转、对齐等；,3),图形对象插入功效，如插入坐标轴名称、图形标题、图例标注、,线段、文字等；,4),独立地设置窗口中各图形对象属性功效,，如线段类型、颜色、,粗细等。,第46页,Matlab与系统仿真,47,（,1,）选择菜单,insert,三种编辑图形方法：,t=0:0.1:2*pi;,y1=sin(t);,y2=cos(t);,y3=sin(t).*cos(t);,plot(t,y1,-),hold on,plot(t,y2,:g),plot(t,y3,xk),hold off,第47页,Matlab与系统仿真,48,单击图形窗口工具栏中,编辑图标（箭头）,即可进入图形编辑状态。,（,2,）右键快捷菜单,用户任意选择特征对象，出现,选中标志,，单击右键，可进行选项设置。,a,第48页,Matlab与系统仿真,49,在方法（,2,）快捷菜单中，选择,“,属性,”,项，可进行以下设置环境：,（,3,）,“,属性,”,菜单项,鼠标在图形,中非图形对象区域,单击，将显示图形修饰对话框：,第49页,Matlab与系统仿真,50,第50页,Matlab与系统仿真,51,第51页,Matlab与系统仿真,52,第二章回顾,2.1 MATLAB,工作环境,MATLAB,程序主界面：,菜单、工具栏、命令窗口、,当前路径浏览器、工作空间浏览器、,命令历史浏览器,第52页,Matlab与系统仿真,53,MATLAB,两种编程方式比较,交互式指令行操作方式,M,文件编程工作方式,工作,过程,用户在工作窗口中按,MATLAB,语法规则输入命令行后回车确认，系统将执行该命令并给出运算结果。,当用户在工作窗口中输入M文件名并回车确认后，系统将自动搜索该文件。若该文件存在，系统将按M文件中语句所要求计算任务以解释方式逐一执行语句，并返回运算结果。,优点,简便易行，交互性强,输入、编辑和调试、保留简便,缺点,当要处理问题变得复杂后，输入、编辑和调试困难,需要在文本编辑器下编辑并保留文件，过程较复杂,适用,情况,非常适合于对简单问题数学演算、结果分析及测试,非常适合于大型或复杂问题处理,文本编辑窗口：,第53页,Matlab与系统仿真,54,2.2 MATLAB,语言基本元素,变量：,变量命名应遵照以下规则,赋值语句,矩阵表示：,普通、等差输入、特殊、矩阵元素,函数,功效,ones(n,m),产生n行m列全1矩阵,zeros(n,m),产生n行m列全0矩阵,rand(n,m),产生n行m列在0，1区间均匀分布随机矩阵,randn(n,m),产生n行m列正态分布随机矩阵,eye(n),产生(nn)维单位矩阵,第54页,Matlab与系统仿真,55,2.3,矩阵运算,运算符,名称,指令示例,说明,+,加,A,+,B,若A、B为同维矩阵，则表示A与B对应元素相加；,若其中一个矩阵为标量则表示另一矩阵全部元素加上该标量。,减,A,-,B,若A、B为同维矩阵，则表示A与B对应元素相减；,若其中一个矩阵为标量则表示另一矩阵全部元素减去该标量,*,矩阵乘,A,*,B,矩阵A与B相乘，A和B均可为向量或标量，但A和B维数必须符合矩阵乘法定义,矩阵左除,A,B,方程 A*X=B 解X,/,矩阵右除,A,/,B,方程 X*A=B 解X,矩阵乘方,A,B,A、B均为标量时，表示AB次方幂；,A为方阵，B为正整数时，表示矩阵AB次乘积；,当A、B均为矩阵时，无定义,代数运算,第55页,Matlab与系统仿真,56,函 数,功 能,d=size(A),m,n=size(A),将矩阵A行数和列数赋值给变向量b,将矩阵A行数和列数分别赋值给变量m和n,A,计算矩阵A转置矩阵,inv(A),计算矩阵A逆矩阵,length(A),计算矩阵A长度（列数）,sum(A),若A为向量，计算A全部元素之和；若A为矩阵，产生一行向量，其元素分别为矩阵A各列元素之和,max(A),若A为向量，求出A全部元素最大值；若A为矩阵，产生一行向量，其元素分别为矩阵A各列元素最大值,函数运算,prod,（,A,）,min,（,A,）,第56页,Matlab与系统仿真,57,运算符,名称,指令示例,说明,.*,元素群乘,A.*B,矩阵,A,与,B,对应元素相乘，,A,和,B,必须为同维矩阵或其中之一为标量,.,元素群左除,A.B,矩阵B元素除以矩阵A对应元素，,A、B必须为同维矩阵或其中之一为标量,./,元素群右除,A./B,矩阵A元素除以矩阵B对应元素，,A、B必须为同维矩阵或其中之一为标量,.,元素群乘方,A.B,矩阵A各元素与矩阵B对应元素乘方运算，,即A(i,j)B(i,j)，A、B必须为同维矩阵,数组（元素群）运算,第57页,Matlab与系统仿真,58,符号,意义,符号,意义,大于,=,大于或等于,小于,1,error,(,输出变量个数过多,),；,end,if abs(n-floor(n)eps|n1,%,假如,n1,进行递归调用,k=n*my_fact(n-1);,elseif any(0 1=n)%0!=1!=1,为已知,k=1;,end,my_fact(11),ans=39916800,第62页,Matlab与系统仿真,63,2.6 MATLAB,图形绘制,二维图形绘制,函数调用格式,说明,plot(,y,),y为向量，以y序号作为X轴，按y值绘制曲线,plot(,x,y,option),x,y均为向量，以x作为x轴、y作为y轴绘制曲线，曲线属性由选项“option”来确定,plot(,x,y,1,option1,x,y,2,option2,),以公共向量x作为x轴，分别以向量y1，y2，为y轴绘制多条曲线，每条曲线属性由对应选项“option”来确定,plot(,x,1,y,1,option1,x,1,y,2,option2,),分别以向量xl，x2，作为x轴，以y1，y2，为y轴绘制多条曲线，每条曲线属性由对应选项“option”来确定,第63页,Matlab与系统仿真,64,符号,颜色,符号,线型,符号,标识,b,蓝色,-,实线,v,g,绿色,-,虚线,m,洋红色,:,点线,。,圆圈,w,白色,-.,点划线,*,星号,c,青色,x,叉号,k,黑色,pentagram,r,红色,diamond,y,黄色,square,第64页,Matlab与系统仿真,65,图形修饰函数,函 数,功 能 说 明,axis(Xmin,Xmax,Ymin,Ymax),x、y坐标轴范围调整,xlabel(string);ylabel(string),标注坐标轴名称,title(string),标注图形标题,legend(string1,string2,),标注图例标注,grid on;grid off,给图形增加、取消网格,gtext(string),在图形中加普通文本标注,第65页,Matlab与系统仿真,66,特殊二维曲线绘制,函数及调用格式,意 义,bar(,x,y,),二维条形图,stem(,x,y,),火柴杆图,stairs(,x,y,),阶梯图,polar(,x,y,),极坐标图,loglog(,x,y,),对数图,第66页,Matlab与系统仿真,67,图形窗口控制,函 数,功 能 说 明,figure,figure(,n,),每调用一次就打开一个新图形窗口,创建或打开第n个图形窗口，使之成为当前窗口,clf,去除当前图形窗,hold on,hold off,保留当前窗口图形不被后继图形覆盖，可实现在同一坐标系中多幅图形重合,解除hold on命令，普通与hold on成对使用,subplot(,m,n,p,),将当前绘图窗口分割成,m,行、,n,列，并在第,p,个区域绘图,close,close all,关闭当前图形窗口,关闭全部图形窗口,第67页,Matlab与系统仿真,68,三维图形绘制,plot3(,x,y,z,option),plot3(,x,l,y,l,z,l,option1,x,2,y,2,z,2,option2,),三维曲线绘制,第68页,Matlab与系统仿真,69,函数调用格式,说 明,X,Y,=meshgrid(,x,y,),依据(x,y)二维坐标数据生成x-y网格点坐标数据,其中：x,y是向量；X,Y是矩阵,mesh(,X,Y,Z,),绘制三维网格曲面：经过直线连接相邻点组成三维曲面,surf(,X,Y,Z,),绘制三维阴影曲面：经过小平面连接相邻点组成三维曲面,三维曲面绘制,第69页,Matlab与系统仿真,70,图形可视编辑工具,第70页,