MATLAB（5）绘图

       MATLAB图形绘制功能十分强大（毕竟绘图也是数据处理的一种），除了最基本的线图、直方图、饼图外，MATLAB还支持动态添加数据的动图以及通过像素点显示完整的图片，如下图所示。本文仅介绍最基本也是最常用的线图、动画等相关函数的使用，其它如曲面图、数据分布图可参考MATLAB绘图函数。

线图

       线图，即描点画像，通过变量存储各个点的坐标后，通过函数plot（绘制二维图形）或plot3（绘制三维图形）连接各个点并显示在Figure界面上。当然，这只是最简单，最基础的部分，一般来说会添加其它内容，比如：

1. 设置连接线的线型（实线、虚线、点线等）、颜色、数据点的标记符号：添加plot参数。
2. 设置 连接线的线宽及标记点的 大小、颜色：通过 Name,Value 对组指定。
3. 设置绘图位置：通过 figure、tiledlayout等设置。
4. 保持线图不被覆盖：hold on，此时继续绘图会重叠在原有的图上面。
5. 为当前图窗设置标题、坐标轴：通过title、axis函数设置。

当然，这些有的是各种图形通用的，比如3、4、5点。

MATLAB绘制图形是在当前图窗绘制的，包括设置线型、标题等都是。

plot

       plot函数用于绘制二维线图，基本格式如下面代码中的第1行所示，X和Y建议是一维数组，但如果是两个多维数组（必须维数相同，形成和列数相同数量的线条）或1个一维数组和1个多维数组也可以，但强烈建议一维数组，防止出现奇奇怪怪的情况。

       除了通过两个多维数组以一次性绘制多条曲线外，还可以如下面代码中的第2行所示，在一个图形内绘制n条线。（重复plot函数会导致之前的数据被覆盖，除非使用hold on）

plot(X,Y)
plot(X1,Y1,X2,Y2,……,Xn,Yn)

       plot函数也可以只使用一个参数以创建线图：

plot(X)
%X为一维实数数组：横坐标为数据下标（ 1 至 length(X)），纵坐标为数组对应值
% 虚数 横坐标为数组对应值的实数部分，纵坐标为数组对应值的虚数部分
%X为二维数组：绘制数量等于列数的线条，并以行号为横坐标，数组对应值为纵坐标
% 虚数 数组对应值的实数部分，数组对应值的虚数部分纵

线型、线段颜色及标记

       线型、颜色及标记通过向plot添加一个字符串参数实现设置，如下所示，LineSpec为字符串，该字符串由分别代表线型、颜色及标记三种字符串构成，例如‘–’代表虚线，'r’代表颜色为红色，'x’代表标记为叉号，那么‘–rx’就是带有叉号标记的红色虚线，当然顺序不固定，'r–x’效果一致。

plot(X,Y,LineSpec)
plot(X1,Y1,LineSpec1,X2,Y2,LineSpec2,……,Xn,Yn,LineSpecn)

       参考代码及对应图如下：

       线性、颜色、标记对应的字符串如下所示：

线型	说明
-	实线（默认）
–	虚线
:	点线
-.	点划线

标记	说明
o	圆圈
+	加号
*	星号
.	点
x	叉号
s	方形
d	菱形
^	上三角
v	下三角
>	右三角
<	左三角
p	五角形
h	六角形

颜色	说明
y	黄色
m	品红色
c	青蓝色
r	红色
g	绿色
b	蓝色
w	白色
k	黑色

线宽、标记点大小及颜色

       线宽、标记点大小及颜色的设置是通过向plot添加对应的Name（属性）,Value （值）对组指定，如下所示。

plot(x,y,'--gs',...   %...是MATLAB用于连接两行语句，可以理解为和后面的换行符抵消，使两行 代码表示一个语句
    'LineWidth',2,...                 %Name为LineWidth，表示设置线宽
    'MarkerSize',10,...               %Name为MarkerSize,表示设置标记点大小
    'MarkerEdgeColor','b',...         %Name为MarkerEdgeColor,表示设置标记点边缘颜色，这里通过字符串设置
    'MarkerFaceColor',[0.2,0.5,0.3])  %Name为MarkerFaceColor，表示设置标记点中心颜色，这里通过0~1的RGB值设置

       对应产生的线图如下图所示。

       除了上述的Name外，还有其它属性，可参考Line属性。

       除了在绘制时设置属性外，绘制完也可以修改线条的相应属性，如以下代码所示，在绘制时获取线条对象，并修改颜色为红色。

f = plot(x,y);
f.Color = 'r';

一般设置属性值的方式不止一种，如设置颜色为红色，除了使用颜色名称’red‘，还可以使用短名称’r‘，RGB三元组[1 0 0]，或者十六进制颜色代码 ‘#FF0000’，具体方式可参考Line属性。

绘图位置

figure函数

1. 生成默认新图窗，并设置为当前窗口：figure。
2. 根据对应的Name（属性）,Value （值）对组指定图窗属性：figure(Name Value)，Figure属性。

同样也可以通过f=figure()返回图窗对象，并通过f.Name进行属性设置。

3. 将图窗对象f指定为当前图窗：figure(f)。
4. 将Number属性为n的图窗指定为当前图窗（若没有则新建后将其Number属性设为n）：figure(n)。

tiledlayout函数

tiledlayout函数在R2019b开始提供！更早期的可使用subplot函数。

       tiledlayout函数可用于设置分块图布局，即使多个图存在于同一个窗口内，通过tiledlayout(m,n)创建m行n列大小的分块图，通过nexttile函数选择其中一个图窗进行绘图。

1. 选择下一个图窗作为当前图窗进行绘图：nexttile，如果刚通过tiledlayout函数创建则选择第一个。
2. 选择第n个图窗作为当前图窗进行绘图：nexttile(n)。
3. 将第n个图窗及周围的line*col-1个图窗合并，并设置为当前图窗：nexttile(n,[line,col])。
4. 通过nexttile可返回相应的图窗对象，此后可以使用f.Name进行设置，相应属性和值可参考属性。其实通过tiledlayout函数返回的对象也可以，但设置的是所有的图窗。

标题

1. 直接设置标题：title(字符串)，将当前图窗的标题名称设置为字符串。
2. 为分块图各个图窗设置标题：title(x,字符串)，x为通过nexttile返回的图窗对象。（x=nexttile）

plot3

       plot3函数用于绘制三维线图，与plot函数的使用一样，当然每个图对应坐标参数为3。

二维动图

创建动态线条对象：animatedline

1. 创建没有数据的动态线条，为了方便添加数据，需要返回一个对象：D_Line=animatedline()。
2. 创建已包含相应数据的动态线条：D_Line=animatedline(x,y)，x和y建议是同样大小的一维矩阵。（animatedline 在这里相当于集成了plot和plot3函数，坐标参数可以直接输入3个）
3. 创建线条并设置相应线条属性：D_Line=animatedline(Name,Value)或D_Line=animatedline(x,y,Name,Value)。

向动态线条对象添加数据：addpoints

       addpoints用于向动态线条对象添加数据，格式为：addpoints(x,y)，当然，也可以输入3个参数以绘制三维线条。

注意：似乎只有在创建时或通过D_Line.Name等才能进行属性设置，而不能边加点边设置属性，换言之，addpoints(h,x+9.4,y2,'color','r')是不行的，应该是因为addpoints函数无该参数。

更新图窗：drawnow

       事实上，通过addpoints添加数据后，在图窗即可绘制相应图像，而无法实现动图的效果，这是因为通过addpoints传入大量数据后，执行时线图会被一次性绘制，哪怕在循环中通过addpoints一次性加一个点，也没法，因为绘制速度太快，因此这里需要drawnow来更新图窗（副作用，也是实现动图的方法：降低显示速度（我猜的）），示例如下代码所示：

h = animatedline('Color','r');
axis([0 4*pi -1 1])
x = linspace(0,4*pi,2000);

for k = 1:length(x)
    y = sin(x(k));
    addpoints(h,x(k),y);
    drawnow
end

可以尝试去除倒数第2行的drawnow，对比效果。