MATLAB Grafik meistern: Fortgeschrittene Plotting-Techniken

In diesem Kapitel werden die Plotting- und Grafikfunktionen von MATLAB weiter untersucht. Wir besprechen:

• Balkendiagramme zeichnen
• Konturlinien zeichnen
• Dreidimensionale Plots

Balkendiagramme zeichnen

Der Befehl bar zeichnet ein zweidimensionales Balkendiagramm. Lassen Sie uns ein Beispiel zur Demonstration betrachten.

Beispiel

Angenommen, wir haben einen imaginären Klassenraum mit 10 Schülern. Wir kennen den Prozentsatz der von diesen Schülern erzielten Punkte: 75, 58, 90, 87, 50, 85, 92, 75, 60 und 95. Wir zeichnen das Balkendiagramm für diese Daten.

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 x = [1:10]; y = [75, 58, 90, 87, 50, 85, 92, 75, 60, 95]; bar(x,y), xlabel('Student'),ylabel('Score'), title('First Sem:') print -deps graph.eps 

Beim Ausführen der Datei zeigt MATLAB das folgende Balkendiagramm an:

Konturlinien zeichnen

Eine Konturlinie einer Funktion zweier Variablen ist eine Kurve, entlang derer die Funktion einen konstanten Wert hat. Konturlinien werden verwendet, um Konturkarten zu erstellen, indem Punkte gleicher Höhe über einem gegebenen Niveau (z. B. mittlerer Meeresspiegel) verbunden werden.

MATLAB bietet die Funktion contour zum Zeichnen von Konturkarten.

Beispiel

Erzeugen wir eine Konturkarte, die die Konturlinien für eine gegebene Funktion g = f(x, y) zeigt. Diese Funktion hat zwei Variablen. Daher müssen wir zwei unabhängige Variablen erzeugen, also zwei Datensätze x und y. Dies geschieht durch Aufruf des Befehls meshgrid.

Der Befehl meshgrid wird verwendet, um eine Matrix von Elementen zu erzeugen, die den Bereich über x und y zusammen mit der Angabe des Inkrements in jedem Fall angeben.

Lassen Sie uns unsere Funktion g = f(x, y) plotten, wobei −5 ≤ x ≤ 5, −3 ≤ y ≤ 3. Nehmen wir ein Inkrement von 0,1 für beide Werte. Die Variablen werden wie folgt gesetzt:

 [x,y] = meshgrid(–5:0.1:5, –3:0.1:3); 

Zuletzt müssen wir die Funktion zuweisen. Sei unsere Funktion: x² + y²

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 [x,y] = meshgrid(-5:0.1:5,-3:0.1:3); %unabhängige Variablen g = x.^2 + y.^2; % unsere Funktion contour(x,y,g) % Aufruf der contour-Funktion print -deps graph.eps 

Beim Ausführen der Datei zeigt MATLAB die folgende Konturkarte an:

Ändern wir den Code etwas, um die Karte zu verschönern:

 [x,y] = meshgrid(-5:0.1:5,-3:0.1:3); %unabhängige Variablen g = x.^2 + y.^2; % unsere Funktion [C, h] = contour(x,y,g); % Aufruf der contour-Funktion set(h,'ShowText','on','TextStep',get(h,'LevelStep')*2) print -deps graph.eps 

Beim Ausführen der Datei zeigt MATLAB die folgende Konturkarte an:

Dreidimensionale Plots

Dreidimensionale Plots zeigen im Wesentlichen eine Oberfläche an, die durch eine Funktion in zwei Variablen definiert ist, g = f(x,y).

Wie zuvor definieren wir g, indem wir zunächst eine Menge von (x,y)-Punkten über dem Definitionsbereich der Funktion mit dem Befehl meshgrid erstellen. Anschließend weisen wir die Funktion selbst zu. Schließlich verwenden wir den Befehl surf, um einen Oberflächenplot zu erstellen.

Das folgende Beispiel demonstriert das Konzept:

Beispiel

Erstellen wir eine 3D-Oberflächenkarte für die Funktion g = x e^{-(x2 + y2)}

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 [x,y] = meshgrid(-2:.2:2); g = x .* exp(-x.^2 - y.^2); surf(x, y, g) print -deps graph.eps 

Beim Ausführen der Datei zeigt MATLAB die folgende 3D-Karte an:

Sie können auch den Befehl mesh verwenden, um eine dreidimensionale Oberfläche zu erzeugen. Der Befehl surf zeigt jedoch sowohl die Verbindungslinien als auch die Flächen der Oberfläche in Farbe an, während der Befehl mesh ein Drahtgitter-Oberflächenmodell mit farbigen Linien erstellt, die die definierenden Punkte verbinden.