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matlab阅读资料* D& w! G# {8 M+ C+ E
! F$ w0 V3 t9 ~8 N/ ~: V
, c# S! p# Y8 z J' r0 I
Matlab 编程必备手册& M- w) @, V- T6 X
7 _/ x0 t" _" K- I6 M
二.常用函数举例
3 W$ q9 W+ v2 s7 C' A$ [以下我们针对每个函数举例。
3 S# X+ e$ n }* J! D, |/ m# c当资料点数量不多时,长条图是很适合的表示方式:
' F: u+ ^/ V* ], cclose all; % 关闭所有的图形视窗
! i3 A% o' H# Q& ex=1:10;
! b( c6 r* K Z7 P0 i5 z7 K6 py=rand(size(x));
& `+ x+ a1 S k0 L8 B2 A8 @bar(x,y);) L* ]1 ]* V1 k
如果已知资料的误差量,就可用 errorbar 来表示。下例以单位标准差来做
* \& s% i6 v% B资料的误差量:
7 E0 Q2 n6 J/ n+ n0 v0 ix = linspace(0,2*pi,30);+ Q# R8 y2 v) W# |; F+ `4 W
y = sin(x);
% }' }7 @* ]" h2 S/ N* `e = std(y)*ones(size(x));' q- B9 w8 r, Q8 L. J) N, K- D
errorbar(x,y,e)- u3 h. ~; X0 s6 J s/ C; N
对於变化剧烈的函数,可用 fplot 来进行较精确的绘图,会对剧烈变化处进
k* Y9 C2 g4 N( L+ t; {' s行较密集的取样,如下例:
J; _; Q0 v' b9 R M. Cfplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是绘图范围
6 }' @+ Z: j9 E/ ^4 I若要产生极座标图形,可用 polar:
0 r5 r3 u1 M0 a. [% j4 d& @theta=linspace(0, 2*pi);
6 p" }/ W# ^8 L9 }' T( i; ^; Tr=cos(4*theta);
6 S' W/ J6 \# \0 apolar(theta, r);6 Z- n) L' A" i
对於大量的资料,我们可用 hist 来显示资料的分 情况和统计特性。下面
+ _8 i) ]1 b2 v5 m7 m& W9 X几个命令可用来验证 randn 产生的高斯乱数分 :+ J. ?( R$ q6 r: a, p
x=randn(5000, 1); % 产生 5000 个 ?=0, ?=1 的高斯乱数
2 y1 K! h. w$ b, J0 g" A" Phist(x,20); % 20 代表长条的个数3 n7 O8 ?1 p, Q. x9 j2 z' Z
rose 和 hist 很接近,只不过是将资料大小视为角度,资料个数视为距离, ?⒂眉昊嬷票硎荆?
$ Z' a6 p) h0 B6 [ X7 kx=randn(1000, 1);" [; o; Y, f. y- s Y3 A
rose(x);
' C) G3 l2 C$ P) v/ l& Nstairs 可画出阶梯图:
# k6 H1 B! c R/ V3 d9 ]+ {; ax=linspace(0,10,50);
% t/ X+ F5 R$ `! G) zy=sin(x).*exp(-x/3);3 q1 R) u! _; d, k
stairs(x,y);% S: l$ q; k& F1 W8 n2 O0 e
stems 可产生针状图,常被用来绘制数位讯号:
% Z( ^# D! h2 C/ c+ Wx=linspace(0,10,50);- N7 M: M' k* I( G) ^8 n9 s! U
y=sin(x).*exp(-x/3);- r. k: O7 p) ~$ C. `
stem(x,y);# [, M. z: z, o! V* L5 R0 K; C
stairs 将资料点视为多边行顶点,并将此多边行涂上颜色:
; \) s6 B- t& c3 B& Lx=linspace(0,10,50);% R% j l/ Q( [0 }
y=sin(x).*exp(-x/3);
' {: t! S% p3 l. lfill(x,y,'b'); % 'b'为蓝色8 A- H) J* j& A- N: J, ^# h
feather 将每一个资料点视复数,并以箭号画出:6 Q, A' R$ X0 h5 q1 Q
theta=linspace(0, 2*pi, 20);& M% P, a- C: E# p6 C
z = cos(theta)+i*sin(theta);
; V% Q* ?4 u( h$ X w! B7 Xfeather(z);) K' ]4 u6 y& ~5 z
compass 和 feather 很接近,只是每个箭号的起点都在圆点:
8 i2 O6 z9 H" G) o9 f0 Ctheta=linspace(0, 2*pi, 20);
: G, V2 {1 n6 B# oz = cos(theta)+i*sin(theta);, e1 V) K9 o0 V" q; v! D
compass(z); G F- f, }9 p1 Q
--
* u6 z% v0 o- ?: U3.基本 XYZ 立体绘图命令0 d5 Q; C/ w: M2 N) Y5 q* y
在科学目视表示( Scientific visualization)中,三度空间的立体图是
4 g6 ]7 z. j2 k" u" y一个非常重要的技巧。本章将介绍 MATLAB 基本 XYZ 三度空间的各项绘图命8 K! m9 e% M/ Z& I' d
令。
5 m3 K( x: K& [7 _0 o9 J- A. Wmesh 和 plot 是三度空间立体绘图的基本命令, mesh 可画出立体网状图,
& Z! o% _- n" U- A1 r" xplot 则可画出立体曲面图,两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。下
- ]% r+ p0 u9 I列命令可画出由函数 形成的立体网状图:+ z( _6 H. P9 }$ d* x6 `5 A
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点$ w0 I& i' E( L; j- H8 b
y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点 ] d8 U3 X% T# K# J
[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵% X/ c8 T0 Z0 F% v8 j
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵 R5 a% n. o% S* X( ?$ U! f4 @' @
mesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图
- I& I3 R- V4 LsuRF 和 mesh 的用法类似:
" V) c( u2 J9 v, K$ H3 J$ [x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点4 m T M( w, I3 {& ^
y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
8 C2 r# C9 k' c* R |: r+ F" z[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵! T. Q5 N E" W B3 ~
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵. Z0 J3 O1 t" o
surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图; b+ ]: P8 k# x& s6 Q
为了方便测试立体绘图, MATLAB 提供了一个 peaks 函数,可产生一个凹凸有5 U" p5 r8 K1 j3 V0 Z7 F' I; \% x2 \
致的曲面,包含了三个局部极大点及三个局部极小点,其方程式为:$ {' F. w6 Z6 d4 c3 K1 U
要画出此函数的最快方法即是直接键入 peaks: }) @- u2 B0 X' @
peaks
2 g( ^* E& L% [7 ez = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ...' Z( r$ q" _& X6 U) F% `" p
- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ...
5 s: u! f# P& i# R" B- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)8 `7 C7 w. T2 V% l' J1 Y' t
我们亦可对 peaks 函数取点,再以各种不同方法进行绘图。 meshz 可将曲面
2 ?2 p8 m* V9 G) G& M8 u0 X, T加上围裙:( v: W9 z7 Z( o! z
[x,y,z]=peaks;
( }% \. u; `3 M# C1 `meshz(x,y,z);
4 j( |$ Z1 y+ [9 D5 A- d. Saxis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
% y) t+ u% r! p! U5 N- B- z: @waterfall 可在 x 方向或 y 方向产生水流效果:! c' ?( R$ q5 ^
[x,y,z]=peaks;4 C. I" P) X* e! b1 f" C
waterfall(x,y,z);9 D- k! k* v7 f- o/ q
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
9 v# s C, ]0 S) k0 x下列命令产生在 y 方向的水流效果:7 E2 }* _6 T4 y4 Z5 Y& R
[x,y,z]=peaks; W7 m8 V; K, Y6 p
waterfall(x',y',z');
% s6 T) Y; G6 e& ?axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
. t5 c; Y4 w0 f9 O: Lmeshc 同时画出网状图与等高线:
0 M+ p& E* u5 v% }7 N9 `# P6 i[x,y,z]=peaks;
* ?' _ u7 c- d( @( |% R& H" _meshc(x,y,z);
5 w! p: z) y) S0 d5 A- L/ haxis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
1 j- }' C- k& d0 Msurfc 同时画出曲面图与等高线:
) d; w; j) k# p) N[x,y,z]=peaks;
( {8 [) u1 p. _& W1 R4 Y) V0 ]1 j$ ^surfc(x,y,z);+ w6 F( a4 ^6 r; A! u, S0 `7 P
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
! t, v6 t/ h' w& m fcontour3 画出曲面在三度空间中的等高线:
: ], u* i) c5 u) Q P' U2 Bcontour3(peaks, 20); h2 h8 x! t6 t9 y. w
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);4 W3 Y5 V% j9 X% `
contour 画出曲面等高线在 XY 平面的投影:
5 @: k/ L$ a5 r' {5 O# dcontour(peaks, 20);
5 v% Y0 y& I5 \0 \1 x( l% mplot3 可画出三度空间中的曲线:" t* |4 a9 y, U' M% t7 W
t=linspace(0,20*pi, 501);
& z$ C1 y0 \# _, W- \plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t);
3 ^5 ]3 R+ C. O- O亦可同时画出两条三度空间中的曲线:
% T/ Y( T& H- w. f" Z: o& It=linspace(0, 10*pi, 501);
h( Q5 A- n! g, `4 O0 k* ]plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);
8 e) s/ s H' |$ D, wy(2:4)-1 % 取出 y 的第二至第四个元素来做运算
& ^1 z% b* ^" U- f, M同样的方法可用於产生公差为 1 的等差数列: x = 7:16
& R3 _8 z3 d( h* A$ dx = 7:3:16 % 公差为 3 的等差数列' A2 J# g1 F3 ^1 q) `, ~
x = linspace(4, 10, 6) % 等差数列:首项为 4,末项为 10,项数为 6
5 ~7 w: j1 W' ^# Y8 |若要重新安排矩阵的形状,可用 reshape 命令: B = reshape(A, 4, 2) % 4 是新矩阵的列数, 2
1 _! o( F! \8 n$ k9 Y( @是新矩阵的行数
7 o, S4 C1 b; M; v3 P) e/ K举例来说,下列命令会产生一个长度为 6 的调和数列( HARMonic4 g1 Z4 P. ^' c/ A, q+ }- `
sequence):3 x7 V9 n0 [2 K9 G
x = zeros(1,6); % x 是一个 16 的零矩阵4 m3 D& M& u6 K$ p# M
for i = 1:6,+ y% H/ F& J/ r9 o3 K: v+ q
x(i) = 1/i;
5 I& |6 l( d2 W* |, T, Jend _* u) u, |; L `4 r
for 圈可以是多层的,下例产生一个 16 的 Hilbert 矩阵 h,其中为於第 i# w) a7 `0 k$ S* b# [0 R8 e' z: d( H
列、第 j 行的元素为:
0 D9 |; z( ]# w4 E. X1 u+ Rh = zeros(6);/ D! N, m1 S5 x2 D
for i = 1:6,3 s5 G# Q( a/ x K- r
for j = 1:6,
" ^8 H4 m) `7 p: P+ L" `. ^# Ph(i,j) = 1/(i+j-1);
. O1 [. O9 ?9 oend( C- S' N( \5 g9 R+ k5 R, h) o
end; }8 r7 I$ [+ w S- U. N' A+ }
format rat % 使用分数来表示数值
4 w8 p7 j# v4 G2 R5 s- v>>disp(x)
3 ?# ] J" p9 n1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6
0 [9 Z5 ]( t; kfunction output = fact(n)
* d2 F# l0 s, Y5 y% FACT Calculate factorial of a given positive integer.
8 e: Q* r; q) Coutput = 1;, _- k# ` E( h/ g# M
for i = 1:n,
2 I' i" q( r4 n' x) x3 O' Z2 g5 Poutput = output*i;
% l3 E! D+ v) r) i' b3 Y; t& t3 \5 Dend+ N; t$ i: j8 O1 j) e
其中 fact 是函数名, n 是输入引数, output 是输出引数,而 i 则是此函数用
" y5 d) Z- x' _# ~4 W4 {) k3 ~9 g到的暂时变数。要使用此函数,直接键入函数名及适当输入引数值即可:% J$ p! k: F+ e! I* A% T0 P( o
MATLAB 的函数也可以是递式的( Recursive),也就是说,一个函数可以7 O0 ^$ S8 p) O
呼叫它本身。举例来说, n! =n*(n-1)!,因此前面的阶乘函数可以改成递式的写法:
" X6 ]( \0 |/ s9 O w* a P. ofunction output = fact(n)% FACT Calculate factorial of a given positive integer recursively.
0 ?% o6 \: F, Z2 m/ ?9 Nif n == 1, % Terminating condition
6 T8 l! L" H/ Z; c& ~& Houtput = 1;. H+ U8 g$ b& O
return;
; Y/ o& w" e i+ v( ~& N, z9 Jend4 l6 {- W9 O1 u5 i9 W3 q
output = n*fact(n-1);1 \0 a- Y- x% s" E- l' Y
在写一个递函数时,一定要包含结束条件( Terminating7 T4 M: d8 m4 g0 j2 r+ V8 n
condition),否则此函数将会一再呼叫自己,永远不会停止,直到电脑的4 H1 R0 G5 o8 m, b! W6 U* O
记忆体被耗尽为止。以上例而言, n==1 即满足结束条件,此时我们直接将 \2 y5 u& n* l5 _
output 设为 1,而不再呼叫此函数本身。
2 G, q3 @. I1 M( i |
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