Основные операторы и функции графики

Перечислим основные операторы и функции, с помощью которых можно реализовать графику системы Matlab:

§ plot - построение графиков функций в декартовой системе координат;

§ plot3 - построение трехмерных поверхностей;

§ meshgrid - формирование двумерных массивов X и Y;

§ mesh, meshc, meshz - трехмерная сетчатая поверхность;

§ surf, surfc - затененная сетчатая поверхность;

§ surfl - затененная поверхность с подсветкой;

§ axis - масштабирование осей и вывод на экран;

§ grid - нанесение сетки;

§ hold - управление режимом сохранения текущего графического окна;

§ subplot - разбиение графического окна;

§ zoom - управление масштабом графика;

§ colormap - палитра цветов;

§ caxis - установление соответствия между палитрой цветов и масштабированием осей;

§ shading - затенение поверхностей;

§ countur - изображение линий уровня для трехмерной поверхности;

§ counturc - формирование массива описания линий уровня;

§ counturc3 - изображение трехмерных линий уровня;

§ ства улучшены и существенно расширены;

§ bar - столбцовые диаграммы;

§ errorbar - график с указанием интервала погрешности;

§ hist - гистограммы;

§ stem - дискретные графики;

§ stairs - ступенчатый график;

§ rose - гистограмма в полярных координатах;

§ compass, feather - графики векторов;

§ quiver - поле градиентов функции;

§ comet - движение точки по траектории;

§ comet3 - движение точки по пространственной траектории;

§ line - построение линий, соединяющие точки;

§ fill - закраска многоугольника;

§ fill3 - закраска многоугольника в трехмерном пространстве;

§ slice - сечения функции от трех переменных;

§ waterfall - трехмерная поверхность;

§ view - управление положением точки просмотра;

§ viewmtx - вычисление матрицы управления углом просмотра.

Команды управления подписями на графике:

§ title - заголовки для двух- и трехмерных графиков;

§ xlebel, ylebel, zlebel - обозначение осей;

§ clabel - маркировка линий уровня;

§ text - добавление к текущему графику текста;

§ gtext - размещает заданный текст на графике с использованием мыши;

§ legend - пояснение к графику;

§ colorbar - шкала палитры.

3.2. Окно графики

На рис. 3.1 приведено меню и панель инструментов окна графики.

Рис. 3.1 - Окно графики

В верхней части рисунка приведены 5 ниспадающих меню:

1) File - работа с файлами и установка свойств системы;

2) Edit - редактирование окна графики;

3) Tools - изменение свойств графики;

4) Window - управление окнами;

5) Help - справочная база.

Назначение 11 кнопок панели инструментов следующее:

§ 1 - создание нового m-файла (New File);

§ 2 - открытие существующего m-файла (Open File);

§ 3 - сохранить (Save Figure);

§ 4 - управление печатью (Print);

§ 5 - создание заголовков и подписей к осям (Enable Plot Editing);

§ 6 - добавить на график текст (Add Text);

§ 7 - добавить на график стрелку (Add Arrow);

§ 8 - добавить на график линию (Add Line);

§ 9 - увеличить (Zoom In);

§ 10 - уменьшить (Zoom Out);

§ 11 - вращение (только для трехмерной графики) (Rotate 3D).

Операция subplot выполняется перед обращением к построению графиков для одновременной выдачи нескольких графиков в различных частях графического окна. Операция subplot(mnp) или subplot(m, n, p), где mnp - 3 цифры, производит разбивку графического окна на несколько подокон, создавая при этом новые объекты axes; значение m указывает, на сколько частей разбивается окно по горизонтали, n - по вертикали, а p - номер подокна, куда будет выводиться очередной график. Эти же команды могут использоваться для перехода от одного подокна к другому.

Операция subplot(h), где h - дескриптор для объекта axes соответствующего подокна. Команды clf, subplot(111), subplot(1, 1, 1) выполняют одну и ту же функцию - удаляют все подокна и возвращают графическое окно в первоначальное состояние.

3.3. Графика в прямоугольных координатах

Команда plot(y) строит график элементов одномерного массива y в зависимости от номера элемента; если элементы массива y комплексные, то строится график plot(real(y), imag(y)). Если Y - двумерный действительный массив, то строятся графики для столбцов; в случае комплексных элементов их мнимые части игнорируются.

Команда plot(x, y) соответствует построению обычной функции, когда одномерный массив x соответствует значениям аргумента, а одномерный массив y - значениям функции. Когда один из массивов X или Y либо оба двумерные, реализуются следующие построения:

• если массив Y двумерный, а массив x одномерный, то строятся графики для столбцов массива Y в зависимости от элементов вектора x;
• если двумерным является массив X, а массив y одномерный, то строятся графики столбцов массива X в зависимости от элементов вектора y;
• если оба массива X и Y двумерные, то строятся зависимости столбцов массива Y от столбцов массива X.

Команда plot(x, y, sp) позволяет выделить график функции, указав способ отображения линии, способ отображения точек, цвет линий и точек с помощью строковой переменной sp (спецификации), которая может включать до трех символов из следующей таблицы:

Таблица 3.1 - Способы отображения линий

Тип линии	Тип точки	Цвет
непрерывная - штриховая -- двойной пунктир: штрих-пунктирная (тире, точка) -.	точка. плюс + звездочка * кружок o крестик х квадрат s ромб d пятиугольник p шестиугольник h треугольник (вниз) v треугольник (вверх) ^ треугольник (влево) < треугольник (вправо) >	желтый y фиолетовый m голубой c красный r зеленый g синий b белый w черный k

Если цвет линии не указан, он выбирается по умолчанию из шести первых цветов (белый исключается). Если линий больше шести, то выбор цветов повторяется циклически.

plot(x1, y1, sp1, x2, y2, sp2,...) позволяет объединить на одном графике несколько функций y1(x1), y2(x2),..., определив для каждой из них свой способ отображения. Обращение к командам plot вида plot(x, y, sp1, x, y, sp2) позволяет для графика y(x) определить дополнительные свойства, для указания которых применения одной строковой переменной sp1 недостаточно, например при задании разных цветов для линии и для точек на ней.

Пример 3.1. Построение графиков функций 5sin(x), x ², 10/ x на отрезке [1 2.5p ] с шагом 0.5.

%Графики функций

x =1:0.5:2.5*pi;

y1 = 5*sin(x);

y2=x.^2;

y3=10./x;

plot(x,y1,x,y2,'r:h',x,y3,'k--+') % sp1 - нет sp2='r:h' sp3='k--+'

Рис. 3.2 - Графики функций в прямоугольных координатах

Команды loglog равносильны функциям plot, за исключением того, что они используют по обеим осям логарифмический масштаб вместо линейного.

Пример 3.2. Построение графика exp(x) в логарифмическом масштабе.

%График экспоненты

x = logspace(-1, 2);

loglog(x, exp(x))

grid

Рис. 3.3 - График экспоненты логарифмическом масштабе

Операция grid on наносит координатную сетку на текущие оси, - grid off удаляет координатную сетку. Операция grid выполняет роль переключателя с одной функции на другую.