MATLAB 绘图笔记

MATLAB的语法学习曲线很特别：入门时用起来特别简单舒服，但是深入学下去就会感觉到语法非常混乱，无所适从。 尤其在绘图部分，MATLAB杂揉了命令式语句和面向对象的语句，存在太多的语法糖，毫无逻辑性可言。 记录一些关于绘图的代码吧，便于查找。

绘制多条曲线

绘制多条曲线

x = linspace(0, 2*pi, 100);
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
y3 = sin(2*x);

figure;
hold on;
plot(x, y1, 'r-', LineWidth=2, DisplayName='sin(x)');
plot(x, y2, 'b--', LineWidth=2, DisplayName='cos(x)');
plot(x, y3, 'g:', LineWidth=2, DisplayName='sin(2x)');
hold off;

title('Multiple Curves with Direct Legend');

xlabel('x');
ylabel('Function Values');

grid on;

axis([0 2*pi -1.5 1.5]);
% or xlim([xmin xmax])

legend();

这里：

• legend() 展示图例：可以在legend函数中提供，也可以使用DisplayName 参数提供；
• title 设置标题；
• xlabel, ylabel：设置轴标签。
• grid on：显示网格线；
• axis或xlim：指定轴范围

plot 曲线样式

plot 函数支持多种曲线样式，包括颜色、线型、标记符号、线宽等，下面记录一下细节。

线型 LineStyle

线型	符号	示例
实线	'-'	plot(x, y, LineStyle='-')
虚线	'--'	plot(x, y, LineStyle='--')
点线	':'	plot(x, y, LineStyle=':')
点划线	'-.'	plot(x, y, LineStyle='-.')

颜色 Color

颜色	符号	示例
红色	'r'	plot(x, y, Color='r')
绿色	'g'	plot(x, y, Color='g')
蓝色	'b'	plot(x, y, Color='b')
青色	'c'	plot(x, y, Color='c')
洋红	'm'	plot(x, y, Color='m')
黄色	'y'	plot(x, y, Color='y')
黑色	'k'	plot(x, y, Color='k')
白色	'w'	plot(x, y, Color='w')
RGB 颜色		plot(x, y, Color=[0,0.7,0.9])

标记 Marker

标记	符号	示例
圆圈	'o'	plot(x, y, Marker='o')
加号	'+'	plot(x, y, Marker='+')
星号	'*'	plot(x, y, Marker='*')
点	'.'	plot(x, y, Marker='.')
叉号	'x'	plot(x, y, Marker='x')
方块	's'	plot(x, y, Marker='s')
菱形	'd'	plot(x, y, Marker='d')
向上三角	'^'	plot(x, y, Marker='^')
向下三角	'v'	plot(x, y, Marker='v')
向左三角	'<'	plot(x, y, Marker='<')
向右三角	'>'	plot(x, y, Marker='>')
五角星	'p'	plot(x, y, Marker='p')
六边形	'h'	plot(x, y, Marker='h')

如果每一个点都显示标记符号，就显得太拥挤了，可以使用 MarkerIndices 选项对数据采样后显示标记。

线型+颜色+标记

由于线型+颜色+标记这三个属性太常用了，MATLAB支持一次性使用字符数组来配置。

例如

plot(x, y, 'r--o');

'r--o' 对应为：

• Color='r' 红色
• LineStyle='--' 虚线
• Marker='o' 圆圈

三者顺序并不固定。

例如

x = linspace(0, 10, 40);
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);

figure;
plot(x, y1, 'ro-'); % 红色 + 圆点 + 实线
hold on;
plot(x, y2, 'bs--'); % 蓝色 + 方块 + 虚线
hold off;
legend('sin(x)', 'cos(x)');
grid on;

其他绘图属性

属性	作用	示例
'LineWidth'	线宽	LineWidth=2
'MarkerSize'	标记大小	MarkerSize=8
'MarkerEdgeColor'	标记边缘颜色	MarkerEdgeColor='k'
'MarkerFaceColor'	标记填充颜色	MarkerFaceColor='r'
'MarkerIndices'	标记显示索引	MarkerIndices=1:5:length(y)

例如

x = linspace(0, 10, 40);
y = sin(x);

figure;
plot(x, y, 'ro', MarkerSize=10, MarkerEdgeColor='b', MarkerFaceColor='y');
grid on;
title('Customized Markers');

绘图窗口保持

默认情况下，绘制的曲线图呈现在一个绘图窗口中，但是再次调用plot函数绘图时，MATLAB 会自动清空已打开的绘图窗口，重新绘制。

如果我们在同一窗口中希望把旧图像保持，在此基础上继续绘图，需要使用hold on命令。hold on命令会使得当前的绘图窗口的内容保持住， 直到使用hold off命令或者关闭绘图窗口。

例如

x = linspace(0,2*pi);
y = sin(x);

figure;
plot(x,y)

hold on

y2 = cos(x);
plot(x,y2)

hold off

但是需要特别注意的是，hold on 会影响后续绘图的布局，将其固定为当前布局，例如调用对数坐标绘图时，不能先执行 hold on；

多个绘图窗口

我们可以多次调用figure;语句来创建不同的绘图窗口，分别在其中进行绘图

x = linspace(0, 30);

% 创建第一个图形窗口并绘制正弦函数
figure;
plot(x, sin(x));
title('Sine');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');

% 创建第二个图形窗口并绘制余弦函数
figure;
plot(x, cos(x));
title('Cosine');
xlabel('x');
ylabel('cos(x)');

多个子图

有很多种方式可以创建子图，下面分别举例。

基于subplot实现

x = linspace(0, 30);

figure;

subplot(2, 2, 1);
plot(x, sin(x));
title('Sine');

subplot(2, 2, 2);
plot(x, cos(x));
title('Cosine');

subplot(2, 2, 3);
plot(x, tan(x));
title('Tangent');

subplot(2, 2, 4);
plot(x, sec(x));
title('Secant');

sgtitle('Trigonometric Functions');

基于titledlayout实现

t = tiledlayout(2,2); % 2*2的布局

title(t,"Trigonometric Functions")
x = linspace(0,30);

nexttile
plot(x,sin(x))
title("Sine")

nexttile
plot(x,cos(x))
title("Cosine")

nexttile
plot(x,tan(x))
title("Tangent")

nexttile
plot(x,sec(x))
title("Secant")

对数/双对数图

与 plot 不同，可以使用 semilogx、semilogy 把单个坐标轴改成对数坐标，也可以使用 loglog 使用双对数坐标。

t = linspace(-1,2,100);
x = 10.^t;
y = x.^2;

figure;
subplot(2,2,1); plot(x,y); title('Linear');
subplot(2,2,2); semilogx(x,y); title('Semilog-x');
subplot(2,2,3); semilogy(x,y); title('Semilog-y');
subplot(2,2,4); loglog(x,y); title('Log-Log');
sgtitle('Coordinate System Comparison');

效果如下图

图片保存

MATLAB提供了很多种保存绘图的方式，我们重点关注其中的两种：

• savefig 保存的是 MATLAB 图形的完整信息，以 .fig 格式保存，可在 MATLAB 中重新加载和编辑，但是不能使用图片浏览器打开；
• saveas 保存的是 MATLAB 图形的静态图像，以具体图片格式保存，如 PNG、EPS、JPEG 等，无法重新编辑。

使用savefig可以直接保存绘图窗口到文件中，只需要提供文件名

x = linspace(0, 30);

figure;
plot(x, sin(x));
title('Sine');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');

savefig("temp.fig")

也可以保存指定的figure句柄

x = linspace(0, 30);

fig1 = figure;
plot(x, sin(x));
title('Sine');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');

savefig(fig1,"temp.fig")

我们可以在MATLAB中直接点击.fig文件来打开它，也可以在代码中使用openfig来打开

openfig("temp.fig")

使用saveas可以保存为某个具体的图片格式，例如

fig = openfig('example.fig');
saveas(fig, 'example_saved.png');

或者

x = linspace(0, 30);

fig1 = figure;
plot(x, sin(x));
title('Sine');
xlabel('x');
ylabel('sin(x)');

saveas(fig1, 'example_saved.png');

注意：

• 必须为saveas函数提供figure句柄；
• 保存图片的格式会根据文件后缀名推测，例如xxx.png和xxx.jpg。

补充

MATLAB 在绘图时提供了很多指令式的语句，例如

hold on
grid on

但是它们其实也有等效的函数调用写法，可读性明显更好，但是似乎没什么人用。

hold('on')
grid('on')