不知道能不能用上，先留著。

7.4 特殊圖形和高維可視化

7.4.1 特殊圖形指令例示

7.4.1.1 面域圖area

【 * 例 7.4.1 .1-1 】面域圖指令 area

。該指令的特點是：在圖上繪制多條曲線時，每條曲線(除第一條外)都是把“前”條曲線作基線，再取值繪制而成。因此，該指令所畫的圖形，能醒目地反映各因素對最終結果的貢獻份額。

注意：( 1 ) area

的第一輸入宗量是單調變化的自變量。第二輸入宗量是“各因素”的函數值矩陣，且每個“因素”的數據取列向量形式排放。第三輸入宗量是繪圖的基準線值，只能取標量。當基準值為

0 (即以 x 軸為基準線)時，第三輸入宗量可以缺省。( 2 )本例第

<4> 條指令書寫格式 x' , Y' ，

強調沿列方向畫各條曲線的事實。

clf;x=-2:2 % 注意：自變量要單調變化

Y=[3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5] % 各因素的相對貢獻份額

Cum_Sum=cumsum(Y) % 各曲線在圖上的絕對坐標

area(x',Y',0) %<4>

legend(' 因素 A',' 因素 B',' 因素 C'),grid on,colormap(spring)

x =

-2 -1 0 1 2

Y =

3 5 2 4 1

3 4 5 2 1

5 4 3 2 5

Cum_Sum =

3 5 2 4 1

6 9 7 6 2

11 13 10 8 7

圖 7.4.1 .1-1 面域圖表現各分量的貢獻

7.4.1.2 各種直方圖bar, barh, bar3, bar3h

【 * 例 7.4.1 .2-1

】二維直方圖有兩種圖型：垂直直方圖和水平直方圖。而每種圖型又有兩種表現模式：累計式：分組式。本例選其兩種加以表現。

x=-2:2; % 注意：自變量要單調變化

Y=[3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5]; % 各因素的相對貢獻份額

subplot(1,2,1),bar(x',Y','stacked') % “累計式”直方圖

xlabel('x'),ylabel('\Sigma y'),colormap(cool)% 控制直方圖的用色

legend(' 因素 A',' 因素 B',' 因素 C')

subplot(1,2,2),barh(x',Y','grouped') % “分組式”水平直方圖

xlabel('y'),ylabel('x')

圖 7.4.1 .2-1 二維直方圖

clf;x=-2:2; % 注意：自變量要單調變化

Y=[3,5,2,4,1;3,4,5,2,1;5,4,3,2,5]; % 各因素的相對貢獻份額

subplot(1,2,1),bar3(x',Y',1) % “隊列式”直方圖

xlabel(' 因素 ABC'),ylabel('x'),zlabel('y')

colormap(summer) % 控制直方圖的用色

subplot(1,2,2),bar3h(x',Y','grouped') % “分組式”水平直方圖

ylabel('y'),zlabel('x')

圖 7.4.1 .2-2 三維直方圖

7.4.1.3 餅圖pie, pie3

【 * 例 7.4.1 .3-1 】餅圖指令 pie , pie3

用來表示各元素占總和的百分數。該指令第二輸入宗量為與第一宗量同長的 0-1 向量， 1 使對應扇塊突出。

a=[1,1.6,1.2,0.8,2.1];

subplot(1,2,1),pie(a,[1 0 1 0

0]),legend({'1','2','3','4','5'})

subplot(1,2,2),pie3(a,a==min(a)),colormap(cool)

圖 7.4.1 .3-1 餅形統計圖

7.4.1.4 填色圖fill,fill3

【 * 例 7.4.1 .4-1 】讀者試驗本例時，注意三點： MATLAB

畫任意多邊形的一種方法；保證繪圖數據首尾重合，使勾畫多邊形封閉；使用圖柄對圖形的屬性進行精細設置。

clf;n=10; % 多邊形的邊數

dt=2*pi/n;t=0:dt:2*pi

t=[t,t(1)]; %fill 指令要求數據向量的首位重合，使圖形封閉。

x=sin(t);y=cos(t);

fill(x,y,'c');axis off % 畫填色多邊形，隱去坐標軸。

ht=text(0,0,'\fontname{ 隸書 }\fontsize{32} 十邊形 ');% 文字注釋，且得圖柄。

set(ht,'Color','k','HorizontalAlignment','Center') % 依靠圖柄設置屬性。

圖 7.4.1 .4-1 由 fiil 產生的填色多邊形

【例 7.4.1 .4-2 】三維填色指令 fill3 演示。注意：( 1 ) X,Y,Z

的相應列元素構成一個三維封閉多邊形。本例有 4 列，因此有 4 個多邊形。圖 7.4.1.4-2 中的“ 1 ， 2 ， 3 ， 4

” 號三角形分別由 X,Y,Z 的第 1 ， 2 ， 3 ， 4 列生成。( 2

)為使多邊形封閉，每列的首尾元素應該重合。若不重合，則將默認把最后一點與第一點相連，強行使多邊形封閉。( 3 )該指令的第 4

輸入宗量可取定色單字符(如 'r' , 'g' 等)，也可取與 X 同維的數值矩陣。( 4 )所填色彩受 C 和色圖的雙重響應。( 5

)本例圖中三角形的編號是通過“圖形窗”編輯而生成的。

X=[0.5 0.5 0.5 0.5;0.5 0.5 0.5 0.5;0 1 1 0];

Y=[0.5 0.5 0.5 0.5;0.5 0.5 0.5 0.5;0 0 1 1];

Z=[1 1 1 1;0 0 0 0;0 0 0 0];C=[1 0 0 1;0 1 0 1;0 0 1 0];

fill3(X,Y,Z,C),view([-10 55]),colormap cool

xlabel('x'),ylabel('y'),box on;grid on

圖 7.4.1 .4-2 三維填色

7.4.1.5 射線圖compass和羽毛圖feather

【 * 例 7.4.1 .5-1 】 compass 和

feather 指令的區別。

t=-pi/2:pi/12:pi/2; % 在 區間，每 取一點。

r=ones(size(t)); % 單位半徑

[x,y]=pol2cart(t,r); % 極坐標轉化為直角坐標

subplot(1,2,1),compass(x,y),title('Compass')

subplot(1,2,2),feather(x,y),title('Feather')

圖 7.4.1 .5-1 compass 和 feather 指令的區別

7.4.1.6 Voronoi圖和三角剖分

【 * 例 7.4.1 .6-1 】用 Voronoi 多邊形勾畫每個點的最近鄰范圍。 Voronoi

多邊形在計算幾何、模式識別中有重要應用。從本例圖 7.4.1.6-1

中，可以看到，三角形頂點所在多邊形的三條公共邊是剖分三角形邊的垂直平分線。

clf;rand('state',111)

n=30;A=rand(n,1)-0.5;B=rand(n,1)-0.5; % 產生 30 個隨機點

T=delaunay(A,B); % 求相鄰三點組

T=[T T(:,1)]; % 為使三點剖分三角形封閉而采取的措施

voronoi(A,B) % 畫 Voronoi 圖

hold on;axis square

fill(A(T(10, :)),B(T(10,:)),'y'); % 畫一個剖分三角形

voronoi(A,B) % 重畫 Voronoi 圖，避免線被覆蓋。

圖 7.4.1 .6-1 Voronoi 多邊形和 Delaubay 三角剖分

7.4.1.7 彩帶圖ribbon

【 * 例 7.4.1 .7-1 】用彩帶繪圖指令 ribbon ，繪制歸化二階系統 在不同

值時的階躍響應，如圖 7.4.1.7-1 所示。對于本例程序，有以下幾點值得注意：( 1 )程序中使用了 Control

Toolbox 中的兩個指令 tf 和 step 。這

tf 是一個( MATLAB5.x 版起用的)“對象”。( 2 )本例構作的 S 是一個單輸入 8

輸出系統，作用于該 S 的 step 指令也將在一次調用中產生 8 個子系統的階躍響應。( 3 )在下段程序運行后，有興趣的讀者可顯示

S ，以觀察系統是如何描寫的。( 4 )本例為了得到較好的表現效果，采用了視角、明暗、色圖、光照控制。( 5

)為使程序有一定通用性，圖例采用元胞數組生成。( 6 )本例產生的圖 7.4.1.7-1 中，除“

”外，所有標識都是由下段指令產生的。( 7 )“ ”中的斜向箭頭無法由指令生成，而是直接通過“圖形窗”編輯實現的( MATLAB5.3

版起用)。( 8 )本例程序有通用性。只要修改第 <2>

條指令對阻尼系數的設定，就可獲得響應的彩帶圖形。

clear,clf

zeta2=[0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0];

%<2>

n=length(zeta2); for k=1:n;Num{k,1}=1;Den{k,1}=[1

2*zeta2(k) 1];endS=tf(Num,Den); % 產生單輸入多輸出系統

t=(0:0.4:30)'; % 時間采樣點

[Y,x]=step(S,t); % 單輸入多輸出系統的響應

tt=t*ones(size(zeta2)); % 為畫彩帶圖，生成與函數值 Y 維數相同的時間矩陣。

ribbon(tt,Y,0.4) % 畫彩帶圖

% 至此彩帶圖已經生成。以下指令都是為了使圖形效果更好、標識更清楚而用。

view([150,50]),shading interp,colormap(jet)% 設置視角、明暗、色圖

light,lighting phong,box on % 設置光源、照射模式、坐標框

for k=1:n;str_lgd{k,1}=num2str(zeta2(k));end,legend(str_lgd)%

圖例設置

str1='\itG = (s^{2} + 2\zetas + 1)^{-1}';

str2='\fontsize{16}\fontname{ 隸書 } 取不同 ';

str3='{\fontsize{10}\it\zeta}';

str4='\fontsize{16}\fontname{ 隸書 } 時的階躍響應 ';

title([str1,str2,str3,str4]),zlabel('\ity(\zeta,t)

\rightarrow')

圖 7.4.1 .7-1 二階系統在不同阻尼系數時的響應

7.4.1.8 離散桿圖stem , stem3

【 * 例 7.4.1 .8-1 】本例表現一個離散方波的快速 Fourier 變換的幅頻。本例左圖用極坐標指令

polar 繪出，右圖用三維離散桿圖指令 stem3

繪出。

MATLAB

的 polar 指令是建筑在 plot 基礎上的。指令執行后，出現的極坐標軸及分度標識也是由 plot

以一種“固定”模式產生的。因此，極坐標軸的控制很不靈活，它只能以比較簡單的方式表達函數。如對于本例左圖，那圖形小、線條細、文字太密的缺陷，就較難克服。相比而言，先借助極坐標和直角坐標轉換，然后再通過直角坐標圖形指令加以表現，往往更顯靈活、方便。如本例的右圖。

th = (0:127)/128*2*pi; % 角度采樣點

rho=ones(size(th)); % 單位半徑

x = cos(th);y = sin(th);

f = abs(fft(ones(10,1),128)); % 對離散方波進行 FFT 變換，并取幅值。

rho=ones(size(th))+f'; % 取單位圓為繪制幅頻譜的基準。

subplot(1,2,1),polar(th,rho,'r')

subplot(1,2,2),stem3(x,y,f','d','fill') % 取菱形離散桿頭，并填色。

view([-65 30]) % 控制角度，為表現效果。

圖 7.4.1 .8-1 離散方波的幅頻譜

7.4.1.9 二維半圖指令pcolor, contour, contourf

【 * 例 7.4.1 .9-1 】本例重點演示所謂“二維半”指令：偽彩圖 pcolor

；等位線指令 contour 、 contourf

；等位線標高指令 clabel 的配合使用和區別。練習本例時注意：( 1 )本例等位線指令中的第 4

輸入宗量 n 設定高度的等級數，第 5 輸入宗量設定等位線的線型、色彩。( 2 )左右兩圖的標高方法不同。左圖的標識以“ +

”引導，水平放置。右圖沿線布置。這是由 clabel 的調用格式不同產生的。( 3

)左右兩圖色彩的形成方法不同，色彩效果也不同。( 4 )在左圖中， colorbar

畫出一根垂直色標尺，而 caxis 決定該色標尺的刻度。

clf;clear;[X,Y,Z]=peaks(40); % 獲得 peaks 圖形數據

n=4; % 等高線分級數

subplot(1,2,1),pcolor(X,Y,Z) % 偽彩圖

colormap jet,shading interp

hold on,C=contour(X,Y,Z,n,'k:'); % 用黑虛線畫等位線，并給出標識數據。

clabel(C) % 隨機標識法

zmax=max(max(Z));zmin=min(min(Z));caxis([zmin,zmax]) %

決定色標尺的范圍

colorbar % 畫垂直色標尺

hold off,subplot(1,2,2)

[C,h,CF]=contourf(X,Y,Z,n,'k:'); % 用黑虛線畫填色等位線，并給出標識數據。

clabel(C,h) % 沿線標識法

圖 7.4.1 .9-1 “二維半”指令的演示

7.4.1.10 散點圖scatter , scatter3 , plotmatrix

【 * 例 7.4.1 .10-1 】表現函數 。請注意本例中的 3 個指令：( 1 )散點圖指令

scatter3 ，標志三維數據點。它的前三個輸入宗量必須是同長的向量，如指令

<5> 。( 2 )帶垂簾的網線圖指令

meshz ，它的調用格式與 mesh 沒有什么不同。此外，再次提醒讀者注意指令

<2> 。這樣處理的目的是避免 0/0

的不定性。該處理方法是求極限的一種數值方法。

x=3*pi*(-1:0.2:1);y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);

R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z=sin(R)./R;% 引入 eps 避免 0/0 ，

%<2>

C=abs(del2(Z)); % 求“五點格式”差分，反映曲面變化。

meshz(X,Y,Z,C) % 由曲面變化決定用色

hold on,scatter3(X(:),Y(:),Z(:),'filled')

%<5>

hold off,colormap(hot)

圖 7.4.1 .10-1 三維散點圖

【 * 例 7.4.1 .10-2 】指令 plotmatrix 有兩種基本調用方式：( 1

)對于數據矩陣 維的 X 和 維的 Y ，調用格式 plotmatrix(X,Y) 將畫出一個分割成

個子散點圖。其中第 個子散點圖是根據 Y 第 列和 X 第 列數據畫出的。( 2 )對于數據矩陣 維的 X ，調用格式

plotmatrix(X) 將畫出分割成 個子塊的圖。該圖的對角塊，畫出的是 X

每列的數據的頻數直方圖；而其他子塊是相應列構成的散點圖。該指令可用來觀察數據矩陣(或同一矩陣列向量)間的統計關系。

randn('seed',1111),X=randn(100,2);Y=randn(100,2);

subplot(1,3,1),plotmatrix(X)

subplot(1,3,2),plotmatrix(X,X)

subplot(1,3,3),plotmatrix(X,Y)

圖 7.4.1 .10-2 plotmatrix 表現數據統計特性

7.4.1.11 不規則數據的網線圖和曲面圖

【 * 例 7.4.1 .11-1 】用三角網線、曲面圖表現函數 。

rand('seed',22),X=6*pi*(rand(20,10)-0.5);Y=6*pi*(rand(20,10)-0.5);

R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z=sin(R)./R;

tri=delaunay(X,Y); % 進行三角剖分

subplot(1,2,1),trimesh(tri,X,Y,Z)

subplot(1,2,2),trisurf(tri,X,Y,Z)

colormap(jet);brighten(0.5) % 增強亮度

圖 7.4.1 .11-1 不規則數據的三維表現

7.4.1.12 泛函繪圖指令fplot

【 * 例 7.4.1 .12-1 】 fplot 與一般繪圖指令的繪圖效果比較。

[x,y]=fplot('cos(tan(pi*x))',[-0.4,1.4],0.2e-3);n=length(x);

subplot(1,2,1),plot(x,y)

title('\fontsize{20}\fontname{ 隸書 } 泛函繪圖指令效果 ')

t=(-0.4:1.8/n:1.4)';

subplot(1,2,2),plot(t,cos(tan(pi*t)))

title('\fontsize{20}\fontname{ 隸書 } 等分采樣繪圖 ')

圖 7.4.1 .12-1 右圖曲線中底部有明顯繪圖缺陷

7.4.2 四維表現

7.4.2.1 用色彩表現函數的特征

【 * 例 7.4.2 .1-1

】用色圖陣表現函數的不同特征。演示：當三維網線圖、曲面圖的第四個輸入宗量取一些特殊矩陣時，色彩就能表現或加強函數的某特征，如梯度、曲率、方向導數等。

x=3*pi*(-1:1/15:1);y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);

R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;Z=sin(R)./R;

[dzdx,dzdy]=gradient(Z);dzdr=sqrt(dzdx.^2+dzdy.^2); % 計算對 r

的全導數

dz2=del2(Z); % 計算曲率 <4>

subplot(1,2,1),surf(X,Y,Z),title('No. 1 surf(X,Y,Z)')

shading faceted,colorbar( 'horiz')

,brighten(0.2)subplot(1,2,2),surf(X,Y,Z,R),title('No.

2 surf(X,Y,Z,R)')

shading faceted;colorbar( 'horiz')

圖 7.4.2 .1-1 色彩分別表現函數的高度和半徑特征

clf;subplot(1,2,1),surf(X,Y,Z,dzdx)

shading faceted;brighten(0.1);colorbar(

'horiz')title('No. 3

surf(X,Y,Z,dzdx)')

subplot(1,2,2),surf(X,Y,Z,dzdy)

shading faceted;colorbar( 'horiz')title('No.

4 surf(X,Y,Z,dzdy)')

圖 7.4.2 .1-2 色彩分別表現函數的 x 方向和 y 方向導數特征

subplot(1,2,1),surf(X,Y,Z,abs(dzdr))

shading faceted;brighten(0.6);colorbar(

'horiz')title('No. 5

surf(X,Y,Z,abs(dzdr))')

subplot(1,2,2),surf(X,Y,Z,abs(dz2))

%<17>

shading faceted;colorbar( 'horiz')title('No.

6 surf(X,Y,Z,abs(dz2))')

圖 7.4.2 .1-3 色彩分別表現函數的徑向導數和曲率特征

7.4.2.2 切片圖和切片等位線圖

【 * 例 7.4.2 .2-1 】利用 slice 和

contourslice 表現 MATLAB 提供的無限大水體中水下射流速度數據 flow 。

flow 是一組定義在三維空間上的函數數據。

在本例中，從圖中的色標尺可知，深紅色表示“正速度”(向圖的左方)，深藍表示“負速度”(向圖的右方)。

% 以下指令用切面上的色彩表現射流速度

clf;[X,Y,Z,V]=flow; % 取 4 個 的射流數據矩陣， V 是射流速度。

x1=min(min(min(X)));x2=max(max(max(X))); % 取 x 坐標上下限

y1=min(min(min(Y)));y2=max(max(max(Y))); % 取 y 坐標上下限

z1=min(min(min(Z)));z2=max(max(max(Z))); % 取 z 坐標上下限

sx=linspace(x1+1.2,x2,5); % 確定 5 個垂直 x 軸的切面坐標

sy=0; % 在 y=0 處，取垂直 y 軸的切面

sz=0; % 在 z=0 處，取垂直 z 軸的切面

slice(X,Y,Z,V,sx,sy,sz); % 畫切片圖

view([-12,30]);shading interp;colormap jet;axis off;colorbar

圖 7.4.2 .2-1 切片圖

% 以下指令用等位線表現射流速度

clf;v1=min(min(min(V)));v2=max(max(max(V))); % 射流速度上下限

cv=linspace(v1,v2,15); % 在射流上下限之間取 15 條等位線

contourslice(X,Y,Z,V,sx,sy,sz,cv);view([-12,30])

colormap jet;colorbar;box on

圖 7.4.2 .2-2 切片等位線圖

7.4.3 動態圖形

7.4.3.1 彗星狀軌跡圖

【 * 例 7.4.3 .1-1 】簡單二維示例。(請讀者自己在指令窗中運行以下指令。)

shg;n=10;t=n*pi*(0:0.0005:1);x=sin(t);y=cos(t);

plot(x,y,'g');axis square;hold on

comet(x,y,0.01);hold off

【 * 例 7.4.3 .1- 2 】衛星返回地球的運動軌線示意。(請讀者自己在指令窗中運行以下指令。)

shg;R0=1; % 以地球半徑為一個單位

a=12*R0;b=9*R0;T0=2*pi; %T0 是軌道周期

T=5*T0;dt=pi/100;t=[0:dt:T]';

f=sqrt(a^2-b^2); % 地球與另一焦點的距離

th=12.5*pi/180; % 衛星軌道與 x-y 平面的傾角

E=exp(-t/20); % 軌道收縮率

x=E.*(a*cos(t)-f);y=E.*(b*cos(th)*sin(t));z=E.*(b*sin(th)*sin(t));

plot3(x,y,z,'g') % 畫全程軌線

[X,Y,Z]=sphere(30);X=R0*X;Y=R0*Y;Z=R0*Z; % 獲得單位球坐標

grid on,hold on,surf(X,Y,Z),shading interp % 畫地球

x1=-18*R0;x2=6*R0;y1=-12*R0;y2=12*R0;z1=-6*R0;z2=6*R0;

axis([x1 x2 y1 y2 z1 z2]) % 確定坐標范圍

view([117 37]),comet3(x,y,z,0.02),hold off % 設視角、畫運動軌線

圖 7.4.3 .1-1 衛星返回地球軌線示意

7.4.3.2 色圖的變幻

【例 7.4.3 .2-1 】色彩變幻(因印刷關系，無法表現。請讀者自己在指令窗中運行以下指令。注意：在 256

色情況下，才可被正確執行)

peaks

spinmap

7.4.3.3 影片動畫

【 * 例 7.4.3 .3-1 】三維圖形的影片動畫。(因印刷關系，無法表現本例。請讀者自己在指令窗中運行以下指令。)

clf;shg,x=3*pi*(-1:0.05:1);y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);

R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps; Z=sin(R)./R;

h=surf(X,Y,Z);colormap(jet);axis off

n=12;mmm=moviein(n); % 預設畫面矩陣。新版完全可以取消此指令 。

for i=1:n

rotate(h,[0 0 1],25); % 是圖形繞 z 軸旋轉 25 度 / 每次

mmm(:,i)=getframe; % 捕獲畫面。新版改為 mmm(i)=getframe 。

end

movie(mmm,5,10) % 以每秒 10 幀速度，重復播放 5 次。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的matlab三维feather,matlab高维图形，别地方抄来的的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。