重新学习MATLAB——作图技法及3D可视化

了解点儿MATLAB，知道它非常有用，但一直不太会用，如何快速掌握并运用它呢？

本专栏力争用最简洁的语言和逻辑，让您在最短时间内，学到教材课程中罕见的MATLAB运用技法，从新手迈向成手。

超强的MATLAB作图功能

MATLAB不仅是处理矩阵的神器，还是矩阵可视化的神器。

什么叫矩阵可视化？

其实，我们分析数据/处理信号/解析图像等等这一类的操作，都是对矩阵的操作，并把它可视化出来。

水波图像看着复杂，其实无非是可视化的矩阵而已

直接上手最常用作图函数——plot

plot，用来绘制二维的图线。

x = 0:pi/100:2*pi;y = sin(x);plot(x,y)

自动弹出一个界面并显示结果

观察一下代码，x是从0到2pi（也就是360度）,间隔是pi/100，也就是说，分成了200小段。

x是个向量，所以y=sin(x)也是一个相同尺寸的向量。

plot(x,y)就是把对应位置的xy连成直线。

有同学会问了，我明明看到的是曲线，你怎么说是直线？

这样，我把x变成 x = 0:pi/5:2*pi ,再看看结果：

分的段过少，图线误差就大，变成折线了

所以说，完全取决于分成多少小段，类似于图像处理中的分辨率。

常用技术：一图画多线

一张图中，为了方便对比，想一起画n条曲线，怎么做呢？

x = linspace(-2*pi,2*pi);y1 = sin(x);y2 = cos(x);figureplot(x,y1,x,y2)

一图多线，方便对比

说明：linspace的用法类似于冒号；需要写2遍x，不可遗漏。

plot其它功能介绍

plot太常用了，是绘图的基础，大家一定help看一下，这里再详细补充一下。

plot还有太多功能了，比如：

• 设置线型/线颜色/线粗
• 设置marker的形状/颜色/大小
• 设置标题和坐标轴
• 设置网格线和标注
• 使用subplot实现一张大图中多个小图

来个例子吧。

ax1 = subplot(2,1,1); % top subplotx = linspace(0,3);y1 = sin(5*x);plot(ax1,x,y1)title(ax1,'Top Subplot')ylabel(ax1,'sin(5x)')ax2 = subplot(2,1,2); % bottom subploty2 = sin(15*x);plot(ax2,x,y2)title(ax2,'Bottom Subplot')ylabel(ax2,'sin(15x)')

一张大图中包含两个小图

这里的subplot(2,1,1)明显又是矩阵思维，“2,1” 不就是代表2行1列的意思么！

所以说，矩阵思维贯穿MATLAB始终。

三种常用2D作图之——条形图bar

y = [2 2 3; 2 5 6; 2 8 9; 2 11 12];bar(y)

自动分组，自动上色

挺方便的吧，几个数字就完成一张图的绘制。

这里观察y的结构和bar图的对应关系，可以知道，每一行被认为是一组，每一列是一类数据共用同样的颜色。

误差线图errorbar是条形图中很常用的形式了，尤其学工程尤其医学工程类的同学，是不可不知的——

x = linspace(0,10,15);y = sin(x/2);err = 0.3*ones(size(y)); % 这里的误差是“生成”出来的并不是实验的真实数据errorbar(x,y,err,'-s','MarkerSize',10,... 'MarkerEdgeColor','red','MarkerFaceColor','red')

误差线图——每个“工”字形代表这个数据的误差范围

三种常用2D作图之——直方图hist

x = randn(1000,3); hist(x)

能看出正态分布的趋势么？

这里使用了一个正态分布的随机函数randn，1000行3列。

• 还有一种漂亮的极坐标直方图——rose

一看名字就知道她的美丽了，为啥叫“玫瑰”呢？请看——

theta = [0.4 1.4 3.1 2.3 0.4 2.5 3.9 2.8 2.3 1.6 4.6 4.5 6.1 3.9 5.1];rose(theta,10)

多像一朵玫瑰花

这是极坐标下的直方图形式，需要注意的是，虽然有点像，但它并不是传统意义上的饼图，因为饼图有专用的函数——

三种常用2D作图之——饼图pie

X = [1 3 0.5 2.5 2];pie(X)

自动产生比重值和颜色

X是一个向量，每个元素代表一类对象的值。

再来一个高级用法：

X = categorical({'North','South','North','East','South','West'});explode = {'West'};labels = {'E','N','S','W'};pie(X,explode,labels)

MATLAB的饼图也挺好看的吧