5.1　图形绘制

基于由浅入深的原则，本节将从最简单的平面上的点的表示入手，逐步深入，由离散数据的表示到连续数据的表示，使得读者掌握其中规律。

5.1.1　离散数据及离散函数

一个二元实数标量对(x0,y0)可以用平面上的点来表示，一个二元实数标量数组[(x1,y1)(x2,y2)…(xn,yn)]可以用平面上的一组点来表示。对于离散函数Y=f(X)，当X为一维标量数组[x1,x2,…,xn]时，根据函数关系可以求出Y相应的一维标量[y1,y2,…,yn]。

当把这两个向量数组在直角坐标系中用点序列表示时，就实现了离散函数的可视化。当然，这些图形上的离散序列所反映的只是X所限定的有限点上或有限区间内的函数关系。应当注意的是，MATLAB是无法实现对无限区间内的数据的可视化的。

例5-1：离散数据和离散函数的可视化。

创建M文件并命名为logfigure.m（同时存为ex5_01.m），利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，结果如图5-1所示。

5.1.2　连续函数

在MATLAB中是无法画出真正的连续函数的，因此在实现连续函数的可视化时，首先必须将连续函数用在一组离散自变量上计算函数结果，然后将自变量数组和结果数组在图形中表示出来。

当然，这些离散的点还是不能表现函数的连续性的。为了更形象地表现函数的规律及其连续变化，通常采用以下两种方法：

（1）对离散区间进行更细的划分，逐步趋近函数的连续变化特性，直到达到视觉上的连续效果。

（2）把每两个离散点用直线连接，以每两个离散点之间的直线来近似表示两点间的函数特性。

例5-2：连续函数的可视化。

创建M文件并命名为cosfigure.m（同时存为ex5_02.m），利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，结果如图5-2所示。

5.1.3　图形绘制示例

例5-3：设函数，试利用MATLAB绘制该函数在上的图像。

（1）准备图形数据。用户需要选定数据的范围，选择对应范围的自变量，计算相应的函数值。根据要求，需要在命令行窗口中输入下列命令：

（2）使用plot函数绘制图形，即在命令行窗口中输入下列命令：

得到的结果如图5-3所示。

（3）为了更好地观察各个数据点的位置，给背景设置网格线，同时采用空心圆圈来标记数据点，并将曲线的颜色设置成红色。因此，在命令行窗口中输入：

得到的结果如图5-4所示。

（4）给图形添加一些注释。为了进一步使图形具有可读性，用户还需要给图形添加一些注释，例如图形的名称、坐标轴的名称、图例及文字说明等。

例如本示例给图形取名为“y的函数图像”；x坐标轴和y坐标轴分别取名为“x”和“y”；图例设置为“”。因此，需要在命令行窗口中输入：

得到的结果如图5-5所示。

（5）图形的输出。完成图形的绘制和编辑之后，用户可以将图形打印或者在图形窗口的菜单栏中选择File→Save As命令，将图形保存成用户需要的格式。

5.1.4　图形绘制的基本步骤

通过5.1.3节的示例可以总结出，利用MATLAB绘制图形大致分为如下7个步骤：

（1）数据准备。主要工作是产生自变量采样向量，计算相应的函数值向量。

（2）选定图形窗口及子图位置。在默认情况下，MATLAB系统绘制的图形为figure.1、figure.2……

（3）调用绘图函数绘制图形，例如plot函数。

（4）设置坐标轴的范围、刻度及坐标网格。

（5）利用对象属性值或者图形窗口工具栏设置线型、标记类型及其大小等。

（6）添加图形注释，例如图名、坐标名称、图例、文字说明等。

（7）图形的导出与打印。