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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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% \0 m( w/ Z/ I* i7 K
3 g, t) w, g$ f* j% L' X. h
0 d( n8 w& q3 @1 A/ L# ^
Matlab 编程必备手册, `! x; A- l0 r5 c

/ X3 T, Y) a8 J( v, }" X( [二.常用函数举例5 {1 d" U8 e" z) a: h, `# {
以下我们针对每个函数举例。% V- }0 r$ U) w6 K
当资料点数量不多时,长条图是很适合的表示方式:
% L  B$ U! _; e# e" xclose all; % 关闭所有的图形视窗9 A- W' o7 u: p' u; [3 U. O5 M
x=1:10;4 D2 ~7 _" d+ a' c5 Y
y=rand(size(x));5 ]5 H! y! o; a7 X0 V
bar(x,y);8 D+ {9 U+ y4 H& ~1 h
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) I+ T; Y" s! c$ d7 X: v2 L- W% u, Z
资料的误差量:* p0 m  S$ O" ]6 Z9 S0 {& R
x = linspace(0,2*pi,30);7 O4 M. c9 d+ P/ L) Q' @0 z
y = sin(x);$ Y. V( A  y* d5 c$ ?
e = std(y)*ones(size(x));4 P4 m/ a, S/ b$ E
errorbar(x,y,e)
; T) I% C4 Q9 j4 P6 B) I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
6 Y. P# X' O& w1 a. ], i行较密集的取样,如下例:/ |- B9 I  f/ p. M, j: @- }
fplot('sin(1/x)', [0.02 0.2]); % [0.02 0.2]是绘图范围
5 M8 ?2 W3 K7 J& n/ Z8 ?+ v0 K若要产生极座标图形,可用 polar:
2 r4 w  f8 ]3 Ktheta=linspace(0, 2*pi);
+ b6 L' ]( Z) |- c$ e3 Y. kr=cos(4*theta);& |) B: a! b! v5 {" [8 z7 @2 u
polar(theta, r);0 ]' \. z2 {! E( C9 C
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
0 x) ]) E* ?0 D: J几个命令可用来验证 randn 产生的高斯乱数分 :0 Y! s, k: a: k. T/ _
x=randn(5000, 1); % 产生 5000 个 ?=0, ?=1 的高斯乱数( Q' H0 k# ]" x! C% s& @( l" N& z
hist(x,20); % 20 代表长条的个数
, A' w6 ~. U) }1 C% c- t$ Zrose 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?
4 |5 I7 j. h. h$ @' v* Nx=randn(1000, 1);
8 A: z4 D; H+ ]4 i& Orose(x);$ U' r  [( o8 Q) l5 w$ T9 N
stairs 可画出阶梯图:( Z/ e) o* i* b9 E
x=linspace(0,10,50);$ s, M  V& s# X" y% W. d
y=sin(x).*exp(-x/3);0 k& F! @9 W6 \. N* Q" H  S6 z& M( o" T7 D
stairs(x,y);
! Y! q+ q9 r0 Q% {. H3 Y  w0 tstems 可产生针状图,常被用来绘制数位讯号:. [& c% G! Q* M, k2 z
x=linspace(0,10,50);& t4 H8 d. W+ }' ^/ K- w# z
y=sin(x).*exp(-x/3);
& J( y! `7 J8 p# o; Z! gstem(x,y);6 C6 m. J! D4 f
stairs 将资料点视为多边行顶点,并将此多边行涂上颜色:
2 v) H5 y8 _& \! w1 u/ i0 nx=linspace(0,10,50);
5 n8 P0 y; a8 L: l# f4 P8 c2 iy=sin(x).*exp(-x/3);4 O* {: \5 X  m. e: F2 B, W
fill(x,y,'b'); % 'b'为蓝色
% P: F6 B+ j7 ^4 q" J/ Xfeather 将每一个资料点视复数,并以箭号画出:
2 S8 G# Q: o0 [3 z' N" Ltheta=linspace(0, 2*pi, 20);# U  `9 A7 {" }1 L% _+ E
z = cos(theta)+i*sin(theta);3 }4 Q9 k5 b9 F6 S2 v8 @/ O
feather(z);( G5 `+ L+ l' i
compass 和 feather 很接近,只是每个箭号的起点都在圆点:
7 l4 a( e0 e. V. P5 J+ I( Utheta=linspace(0, 2*pi, 20);& Q$ s% x4 W1 ^* W7 A
z = cos(theta)+i*sin(theta);2 U/ g' a$ H' D2 A  O
compass(z);5 S. z$ |4 [, Y/ ~* e& O
--: @; O: Y0 ~% g5 w# R$ |" a/ U; Z
3.基本 XYZ 立体绘图命令
- v5 E5 s1 F( |0 d+ [在科学目视表示( Scientific visualization)中,三度空间的立体图是! O# b! j. f$ Q2 E, |+ @
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
7 z; W; ]! D9 Z! ]0 g令。
& M5 d0 G0 N2 j4 \" m) |8 ]0 U( qmesh 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,
1 e2 P; H* L8 W/ iplot 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+ q- i7 O1 C4 U+ S( f' {4 U
列命令可画出由函数 形成的立体网状图:8 D: l1 i0 g; G# Y9 L# G
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点
5 N) B% Z/ W. Ty=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点
- o) H0 [8 E% l1 W8 |: g6 t[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵0 K* l+ }- |8 ?# d! o3 ^4 Y
zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵
; V4 X6 s; C  M* e% Jmesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图. c. `$ [8 ^3 v' w; ]$ J
suRF 和 mesh 的用法类似:- _- e" v, [+ _  i8 `  `9 C5 d
x=linspace(-2, 2, 25); % 在 x 轴上取 25 点: a% N4 ]; H. C& B8 ^) D, Y/ G* [  y
y=linspace(-2, 2, 25); % 在 y 轴上取 25 点) ?4 I! Q8 r  `1 D* P3 N% Q
[xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx 和 yy 都是 21x21 的矩阵
7 l- W( l, P2 f8 k" y8 m1 |/ F3 Izz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值, zz 也是 21x21 的矩阵
+ P# D0 ]- ~' xsurf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图- }! \0 d6 J8 Q0 O+ V0 `
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
" [0 n% K2 j5 S9 n7 a* j9 _0 V; y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:$ ^9 N0 Y, m; O! o# ^
要画出此函数的最快方法即是直接键入 peaks:
' C* _' a8 y4 U, X. c) e: W$ tpeaks
9 s& k; q# I2 c. \* p' nz = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ...
& n/ j0 e% s- z4 R- 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ...
" v$ o  Z+ c+ M6 c5 I8 \. w# F- 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)
; W7 H# U$ `6 K) D3 x% z9 j! A" y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1 }3 N$ h$ J4 y0 B  t
加上围裙:: Z( _# L8 Z5 {' s
[x,y,z]=peaks;1 f2 U8 ^/ ]  Z$ ?9 N; Q- _: [
meshz(x,y,z);, ~3 V$ _( X- M6 G% G, u( [
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);  r) M* G3 U/ F0 K' {
waterfall 可在 x 方向或 y 方向产生水流效果:
: w* Q6 R8 V. ?) C/ X' X- {- A[x,y,z]=peaks;) S4 N. B, j- x* y- S
waterfall(x,y,z);) X, `# O$ o) v/ [0 p! n
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);5 ?* T5 ^5 s; Y- v3 K! W! |' Z
下列命令产生在 y 方向的水流效果:  X3 P0 L2 j  @5 u+ P3 W) ]! ]1 U
[x,y,z]=peaks;
& }( ^8 u: H! r3 K! I1 ~waterfall(x',y',z');2 K( L; J+ W+ O0 N* M# v6 ^  P
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);- M. F0 J  o. E) y) |( A3 T
meshc 同时画出网状图与等高线:, J: G: b9 Y: X5 r6 x* z4 ?  }6 s
[x,y,z]=peaks;
% @4 @# l2 k/ K, F" Imeshc(x,y,z);
5 b) b- s2 c: f/ \axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
; u" d8 K- p' b# {7 bsurfc 同时画出曲面图与等高线:' z+ A5 z2 b' c* p7 m8 P
[x,y,z]=peaks;
7 |% @2 @  m5 J5 \% Rsurfc(x,y,z);9 r( _1 k# p5 ^% d9 `
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
" O( z1 t% X' ^5 ]/ A- ]+ [contour3 画出曲面在三度空间中的等高线:
% ^. Y5 v& c9 S" o+ K2 kcontour3(peaks, 20);# {, f1 {/ Z. ]( w" j/ i  A
axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
, Q" Z! y! {' y7 D' S! D! g9 \contour 画出曲面等高线在 XY 平面的投影:
! f9 |$ E* p; ^5 h' N8 e( D* Acontour(peaks, 20);
+ N% L$ J3 B+ S4 uplot3 可画出三度空间中的曲线:) ?! ]$ u* z3 M/ C
t=linspace(0,20*pi, 501);) n$ e, J; s5 X& ?, G
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t);4 i- ~9 K* g( Y* Y9 o
亦可同时画出两条三度空间中的曲线:
4 w  z$ _) u2 ~7 o- j) Ft=linspace(0, 10*pi, 501);2 }* Y! h) m- D5 x4 S. s5 k
plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);
1 K  p0 P) H" i/ d1 k. a- b  _y(2:4)-1 % 取出 y 的第二至第四个元素来做运算# ?; w: r  Y5 |& |* K
同样的方法可用於产生公差为 1 的等差数列: x = 7:16( s+ N( ]- N' O% K7 x
x = 7:3:16 % 公差为 3 的等差数列
0 w0 V! K6 }* ~/ J- X/ qx = linspace(4, 10, 6) % 等差数列:首项为 4,末项为 10,项数为 6
% ~1 W5 ~- q# z7 Y! G+ F' H4 ~, K. o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, 20 [1 C# i+ y2 k9 ?4 f0 b
是新矩阵的行数$ W% s. u& G" h) \9 w+ c& \1 q8 r
举例来说,下列命令会产生一个长度为 6 的调和数列( HARMonic8 Z2 D& J0 z2 F( D2 m: i- O
sequence):) V+ e/ a2 f. ^% d( Y
x = zeros(1,6); % x 是一个 16 的零矩阵
" G9 `2 n1 j( Q2 q* p% K& d$ vfor i = 1:6,
* V# N; f. q" H+ `2 _x(i) = 1/i;
" q1 k1 e) F# p% Lend1 b& l! a7 z1 D) m/ ]
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
# T& g" C7 E+ I1 N- ?2 R  v6 d列、第 j 行的元素为:' s- L$ ]  {6 y3 X3 H( i
h = zeros(6);
3 u/ y- F( U2 [7 t% u# qfor i = 1:6,' K0 q' w% I$ E7 s8 h  T) |
for j = 1:6,/ F* l/ b. v9 n/ J' d) A
h(i,j) = 1/(i+j-1);- y: m0 j: I7 O3 V" y0 b! A
end
* D( l5 m6 q0 ]0 e8 z2 v7 y' G* ^: uend
) g0 J9 b3 E* b9 B* D1 |format rat % 使用分数来表示数值3 Y  c9 L- T$ _: E- r5 Y
>>disp(x)
( n! q2 Q* ]' z) Z" R0 c' R1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6
  J1 P/ [4 b( ^. A8 zfunction output = fact(n)
5 ^0 B# U4 D( @( o% FACT Calculate factorial of a given positive integer.+ y. K$ n6 B0 n
output = 1;4 `0 ?; D& N$ {- Y2 \0 Z
for i = 1:n,
' V  h, B$ M- [  ]6 J  F+ soutput = output*i;
) v' |4 b. k- P: |# uend. c1 y2 X6 r' C! K
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
* a2 ~, M$ D+ r9 d; z2 G% h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:9 e) j* y: r$ q, ]2 S! y) O
MATLAB 的函数也可以是递式的( Recursive),也就是说,一个函数可以
9 L. I  |- p0 r' ~. k7 |8 ~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:
) W  U9 v, }' e$ I$ [function output = fact(n)% FACT Calculate factorial of a given positive integer recursively.: ^: t; ^0 ^# u/ l; d9 n4 ]
if n == 1, % Terminating condition
* N0 I6 j# g& Moutput = 1;, o; P8 V2 l+ A( C2 |
return;
, Z* K4 v9 K: u) p9 b% cend% E1 C" ^, z  U4 k3 l$ v
output = n*fact(n-1);
2 l) N+ l. P5 _& L; c2 F8 ?在写一个递函数时,一定要包含结束条件( Terminating2 }' [  m" j5 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* j* l2 X2 \: G4 [
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
+ H! I) R1 E* I, joutput 设为 1,而不再呼叫此函数本身。
: ~' o' n8 P# F" a/ v1 i: Y+ ^& [

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发表于 2019-3-14 09:56 | 只看该作者
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