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发表于 2019-3-14 07:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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matlab阅读资料2 K1 D( B/ S$ \7 C8 y" Z4 |- H, X
/ `. v  a1 P7 ?8 U: u
: ~( O- {; U5 e. c: Z; {! R! A
Matlab 编程必备手册
2 O. p0 E( Q7 U& ?) L5 l  \( E4 H6 W: Y- N
二.常用函数举例6 j, ]3 P7 m% l8 E. r. ]
以下我们针对每个函数举例。
8 |6 S" l, Q. `; N当资料点数量不多时,长条图是很适合的表示方式:
8 S* b) R* q8 e& T' Hclose all; % 关闭所有的图形视窗- Z& N3 B3 t1 T3 y9 ]
x=1:10;6 k/ I# |7 {8 \8 v9 q
y=rand(size(x));- ^* a4 Y! f8 C2 o
bar(x,y);
* `- k6 U# G; G& W) C. V如果已知资料的误差量,就可用 errorbar 来表示。下例以单位标准差来做
9 [9 K; x4 O$ ]% O0 f8 H资料的误差量:
$ R6 m) v, W5 z& c3 dx = linspace(0,2*pi,30);2 w) m) t% R4 R; \
y = sin(x);" C, z2 x& O- g2 x8 v- ^) d5 p
e = std(y)*ones(size(x));$ v' i1 d3 C' h; a! C; q/ u3 k/ i
errorbar(x,y,e)* H* c8 R7 p" J6 m1 C2 s* k* X- y, @
对於变化剧烈的函数,可用 fplot 来进行较精确的绘图,会对剧烈变化处进
9 b1 ^# q) M. c5 m9 a( |行较密集的取样,如下例:
9 i9 L& u9 H. f' H5 ^$ y& Q2 rfplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是绘图范围
/ {; }9 V: B; @0 J$ a7 ^8 m$ x& t+ h若要产生极座标图形,可用 polar:1 x" |( J( v1 _$ c- U. ^# `
theta=linspace(0, 2*pi);
: t9 v  s+ _$ U& ~* b& X3 tr=cos(4*theta);
4 W/ c& ?1 }2 {2 R, ~; |polar(theta, r);
' r, `: ]+ W; Y8 m对於大量的资料,我们可用 hist 来显示资料的分 情况和统计特性。下面5 i9 Z3 x! G5 e, x3 a' \) X
几个命令可用来验证 randn 产生的高斯乱数分 :
; T3 D& O0 s, T- B  \x=randn(5000, 1); % 产生 5000 个 ?=0, ?=1 的高斯乱数
  M+ ^; R9 g  {+ R$ rhist(x,20); % 20 代表长条的个数
, h9 @# E. x3 |4 J% h) y- ^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?
, N" [( h# q4 T3 B  k! nx=randn(1000, 1);
( ]$ @0 X. e& W1 brose(x);# k! Z" U1 Q$ j; @7 X- Z
stairs 可画出阶梯图:
* y! j. Y* G, E0 Q# j! ?) Cx=linspace(0,10,50);3 t+ }( m# J2 l9 s8 Z
y=sin(x).*exp(-x/3);, O7 \: ^) b# E% z: |* k1 l
stairs(x,y);
/ A6 d. P( A. `. A4 zstems 可产生针状图,常被用来绘制数位讯号:
' f0 V. ?3 i  T4 {- Nx=linspace(0,10,50);; s. m4 H2 h+ w( Z1 W7 ?) N' I
y=sin(x).*exp(-x/3);0 z2 P  @) x+ e* z7 b% N1 W
stem(x,y);, d" v: k- g" T% G
stairs 将资料点视为多边行顶点,并将此多边行涂上颜色:
$ |; K0 \) a" Y) G5 L7 [3 lx=linspace(0,10,50);
" d' \0 ?, Y8 P8 P  H' a' F- k& @y=sin(x).*exp(-x/3);
+ ^: R2 G  M8 Z& G1 A3 Mfill(x,y,'b'); % 'b'为蓝色
' B& ]9 h) X- b3 K6 X- _( C5 tfeather 将每一个资料点视复数,并以箭号画出:
9 p7 y! Q) d- o4 o, e: F. G! S) ltheta=linspace(0, 2*pi, 20);
. b6 W& J  o0 N- Q% _& Zz = cos(theta)+i*sin(theta);' `. t; g# x  |; @3 \
feather(z);
6 u: M& P$ s+ ]4 r& P, Mcompass 和 feather 很接近,只是每个箭号的起点都在圆点:
( b2 M9 S  z8 f3 \theta=linspace(0, 2*pi, 20);
- d+ Z9 n* M! e+ ?0 m8 F/ v4 Q7 s. F0 kz = cos(theta)+i*sin(theta);
8 ^! D; `+ F9 O' U. O( R$ V9 D( Lcompass(z);
' X9 N8 {6 }& n4 V8 M" @--6 ^8 _+ d- v  q  c& X3 S
3.基本 XYZ 立体绘图命令
' Q/ i) W$ z* z7 s( V在科学目视表示( Scientific visualization)中,三度空间的立体图是3 i* X  Y. K/ A" n  R) ]5 e; P
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& T- |2 N) |+ D0 s3 a) R
令。
0 I! ?: b* J0 v$ H# gmesh 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,* |* K: X1 u7 U' ]8 x; ^
plot 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' _/ M' q3 v/ Y' W$ {& t
列命令可画出由函数 形成的立体网状图:0 E7 D6 F, T8 x1 H
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点
3 c1 @8 {6 W  U1 ty=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
/ F: X8 n* O" F. w/ e! W[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵
/ x3 U' H* i9 ]& Y2 O- ^+ Fzz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵% p& c* o1 ]; `* J3 L% \
mesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图
& L/ Q/ u6 [- tsuRF 和 mesh 的用法类似:
7 v. `: {2 x( K1 q% Lx=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点
. q1 v  ?9 Q3 I- D: Ky=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
' c6 J7 Z6 w7 n: J+ `$ i( }[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵$ }' O5 C$ P% g9 H: J1 T
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵
. X( l" Y# `- c% J3 w  osurf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图
; d$ }% i1 ?2 P% D# [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) h8 b; x! n, _
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:
7 L! O! D5 I% t; I5 f要画出此函数的最快方法即是直接键入 peaks:
$ [# n& v7 j* y; tpeaks
: ]$ [$ t1 y. V+ mz = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) .../ @$ P0 b4 S( i; z  t  C% `
- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ...
) S# u# V$ t" C, S" P, s! ^- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)2 g7 i8 Q" C/ b+ B7 `+ _/ c' E  v2 m
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
. q* B; k5 L6 ^% d- x加上围裙:
3 T( Q' X1 K. ?5 V[x,y,z]=peaks;* Z/ a3 g6 S1 d
meshz(x,y,z);
4 x( k2 L4 E2 y" R( {# Haxis([-inf inf -inf inf -inf inf]);% }, w3 w# `5 T* x/ ]6 ?- N! Z7 v
waterfall 可在 x 方向或 y 方向产生水流效果:
4 u( E, s+ s$ }4 n3 B[x,y,z]=peaks;* |7 t/ N  N" j/ E( z2 V
waterfall(x,y,z);
6 u* Z- F2 o1 K! ^1 }. W- ?axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);& W# c! D, {$ |# ]0 e8 e  V
下列命令产生在 y 方向的水流效果:6 F$ j- L1 m- ]8 [8 S8 e6 a9 M
[x,y,z]=peaks;8 N( f5 @+ P- Q2 Y) f
waterfall(x',y',z');
3 `% P6 H# G$ x) ?" P, ]7 C: Caxis([-inf inf -inf inf -inf inf]);2 ?; x# A% A8 j% Q  s
meshc 同时画出网状图与等高线:- Q- `2 B% d  d# `
[x,y,z]=peaks;: r& g2 q* h8 L; }
meshc(x,y,z);
2 a$ D6 k3 w0 ?axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);/ u& K. Z+ @" {& h* u: X
surfc 同时画出曲面图与等高线:
5 E  U6 z9 R7 x- F4 w+ d4 y[x,y,z]=peaks;5 p# h% ]/ W2 _# p1 [4 v
surfc(x,y,z);
2 C% X' g" v8 Daxis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
  F+ r, F% W+ g0 n% R6 e9 S0 Ycontour3 画出曲面在三度空间中的等高线:$ r  L2 `3 h7 q: T. h1 G4 L
contour3(peaks, 20);% W$ L2 O( V/ j; P# c4 M+ G
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
% D2 q$ k3 ?3 t3 Q) D4 Zcontour 画出曲面等高线在 XY 平面的投影:) M( {* Z+ {0 a2 I/ L) o" g" ^0 _
contour(peaks, 20);6 s9 H- m% n5 _  [" z# M
plot3 可画出三度空间中的曲线:- Z+ o& p& Y5 f8 ~/ l, \# z3 f
t=linspace(0,20*pi, 501);
$ T1 j/ q- v3 D" V; q' Z# h0 Kplot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t);
, F2 @7 N% z3 I0 L3 X亦可同时画出两条三度空间中的曲线:* m- S% Q/ z- ~. }' }8 y5 ~/ m$ U
t=linspace(0, 10*pi, 501);% T1 D1 r' K+ [8 U) E: }: X. h) a
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);
5 ]2 V, L" \$ `2 sy(2:4)-1 % 取出 y 的第二至第四个元素来做运算' V0 ?6 I" j, ^! e$ H* U
同样的方法可用於产生公差为 1 的等差数列: x = 7:16
  Q8 N/ L0 G4 a! cx = 7:3:16 % 公差为 3 的等差数列- _0 |: T/ o7 V
x = linspace(4, 10, 6) % 等差数列:首项为 4,末项为 10,项数为 6
" _9 x& @) T* Z# Z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
0 T$ t$ d4 }8 X; u& ^- _8 R是新矩阵的行数
% b: R& S) P& Z/ ]) p4 S0 p举例来说,下列命令会产生一个长度为 6 的调和数列( HARMonic- H8 d) T; F' z8 t8 @
sequence):; S8 ^( {, K8 V: J
x = zeros(1,6); % x 是一个 16 的零矩阵
1 b8 x: \2 l+ V% h/ Ifor i = 1:6,
' i) l2 s% z4 U) ~7 U+ g$ yx(i) = 1/i;
4 k3 z7 u2 y- U! ~2 b4 ]end
! s9 |; t- k. \' i! v" @! ffor 圈可以是多层的,下例产生一个 16 的 Hilbert 矩阵 h,其中为於第 i9 Z: J2 z' e, H! U- b  S
列、第 j 行的元素为:6 Z  Y  ^6 u, g, t
h = zeros(6);0 W! r( i7 n. P9 A: c& l! L, P9 l& w1 R
for i = 1:6,, R& p/ M  S' u" |' {
for j = 1:6,
1 Q1 C4 K7 B& X: }1 F) g: B$ Fh(i,j) = 1/(i+j-1);$ W9 H! P  T) ~  j2 R* K4 v9 f! r
end5 _/ Z' X' A: ?* I. Q
end; e* G0 ^8 `) O2 y- U
format rat % 使用分数来表示数值
5 l( m; k# g( Z& O+ G( U1 D>>disp(x)& F6 |9 i: P" B, b! H  |
1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6
- v4 t/ j7 @! P% N8 D$ sfunction output = fact(n)
! n3 J: @, y! \! t! ^: d! V% FACT Calculate factorial of a given positive integer.
. T" x% W. \; i- ?6 p, A4 routput = 1;
* M. D1 R/ f2 Lfor i = 1:n,* E2 F+ v8 g: a4 }4 n  m' H
output = output*i;
; B  D4 o" U4 N& m0 L9 m4 A( W4 eend
# Y" F# |9 q8 X* A4 h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# M: U  ~% a' M4 j, C& B, ^, @2 f5 P
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:3 V1 S) r  ]1 L9 W: p& {
MATLAB 的函数也可以是递式的( Recursive),也就是说,一个函数可以
5 T5 y3 M2 b2 y9 r$ k0 v& J1 b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:9 u5 v5 ?/ K5 [) y  _: q4 t
function output = fact(n)% FACT Calculate factorial of a given positive integer recursively.+ |( S8 O3 M2 @6 W2 Z" N4 e1 F) d
if n == 1, % Terminating condition
0 e6 t8 ^/ u( L, r. Z7 X4 X1 H& xoutput = 1;- E. y5 V" B" n4 i
return;; W8 w1 y/ T3 c2 f3 _; w
end
/ M( S. [" v8 c$ O) {7 r  S+ Routput = n*fact(n-1);
; J+ f' N: {, D2 M) z在写一个递函数时,一定要包含结束条件( Terminating2 g& j) E9 Y' ^9 N+ K* M  D
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8 B* E) p5 J6 U/ B
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5 H- K7 u+ h# f& [7 K
output 设为 1,而不再呼叫此函数本身。

* z) U0 V) O9 Y, A

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