第5章 数据可视化——5.2 二维图形绘制(4)

5.2  二维图形绘制（4）

5.2.12  特殊坐标轴绘图

前几节介绍了基本的二维绘图函数的使用，但其中无论是直角坐标系还是极坐标系，用到的坐标轴的刻度均是线性刻度。但是在很多实际情况中，数据都出现指数型的变化规律，这时如果再用线性刻度来描述曲线，则处于低次幂的部分数据无法清晰地表现出来。当然，利用5.2.9节中提到的双坐标轴绘图，对指数数据进行局部放大，则可以解决这个问题。但是在MATLAB中，还有更加简便的方式。本节介绍3个函数来解决对数数据的问题，分别是semilogx函数、semilogy函数和loglog函数。

1．semilogx函数

semilogx函数的调用格式与plot函数基本相同，此处不再赘述每一个句法的功能。

● semilogx(Y)。

● semilogx(X1,Y1,X2,Y2,…)。

● semilogx(X1,Y1,LineSpec1,X2,Y2,LineSpec2,…)。

● semilogx(…,'PropertyName ',PropertyValue,…)。

在利用semilogx函数绘制图形时，x轴采用对数坐标。若没有指定使用的颜色，当所画线条较多时，semilogx函数将自动使用由当前的ColorOrder和LineStyleOrder属性所指定的颜色顺序和线型顺序来绘制线条。

例5-20：semilogx函数与plot函数对比示例。

创建M文件并命名为logx.m（同时存为ex5_20.m），利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
x = 10 .^ (0.1 : 0.1 : 4);
y = 1 ./ (x + 1000);
figure
subplot(1,2,1);
semilogx(x, y, '+', 'MarkerSize', 5, 'LineWidth', 2);
title('y=(x+1000)^{-1}')
subplot(1,2,2);
plot(x, y, '+', 'MarkerSize', 5, 'LineWidth', 2);
title('y=(x+1000)^{-1}')

运行M文件，结果如图5-22所示。

图5-22  logx.m运行结果

2．semilogy函数

semilogy函数的调用格式与semilogx函数相同，在绘制图形时，y轴采用对数坐标。若没有指定使用的颜色，当所画线条较多时，semilogy函数将自动使用由当前的ColorOrder和LineStyleOrder属性所指定的颜色顺序和线型顺序来绘制线条。

3．loglog函数

loglog函数的调用格式与semilogx函数相同，在绘制图形时，x轴与y轴均采用对数坐标。

例5-21：loglog函数与plot函数对比示例。

创建M文件并命名为logxlogy.m（同时存为ex5_21.m），利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
a = 0.1 : 0.1 : 5;
x = log10(a);
y = 10 .^ a;
figure
subplot(1,2,1);
loglog(x, y, '+', 'MarkerSize', 5, 'LineWidth', 2);
title('lgy = 10^x')
subplot(1,2,2);
plot(x, y, '+', 'MarkerSize', 5, 'LineWidth', 2);
title('lgy = 10^x')

运行M文件，结果如图5-23所示。

图5-23  logxlogy.m运行结果

5.2.13  二维特殊图形函数

在MATLAB中，除了可以通过plot函数等绘制图形，还可以通过一些函数绘制柱状图、饼状图等特殊图形。常见的二维特殊图形函数如表5-14所示。

表5-14  二维特殊图形函数

表5-14中的函数均有不同的调用方法，下面通过示例向读者介绍其中几个常用的函数，其他函数的使用方法可以查阅MATLAB的在线帮助。

1．bar函数

bar函数用于绘制二维垂直条形图，用垂直条形显示向量或矩阵中的值。其调用格式如下。

● bar(y)：为每一个y中的元素画一个条状。

● bar(x,y)：在指定的横坐标x上画出y，其中x为严格单增的向量。若y为矩阵，则bar把矩阵分解成几个行向量，在指定的横坐标处分别画出。

● bar(...,'bar_color ')：“bar_color”定义条的颜色。

● bar(axes_handle,...)：将图形绘制到坐标轴句柄axes_handle中，而不是当前坐标轴句柄中。

例5-22：创建二维垂直条形图示例。

创建M文件并命名为verticalbar.m（同时存为ex5_22.m），利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
y = [75.995 91.972 105.711 123.203 131.669 ...
    150.697 179.323 203.212 223.505 249.633 281.422];
figure;
bar(y);

运行M文件，结果如图5-24所示。

图5-24  verticalbar.m运行结果

例5-23：二维直方图有两种类型：垂直直方图和水平直方图。而每种类型又有两种表现模式：累计式和分组式。本例选择其中两种加以表现。

创建M文件并命名为ex5_23.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
x = -2 : 2;
Y = [6 8 7 4 5;4 8 1 12 0;4 6 21 1 3];
subplot(1,2,1),bar(x', Y', 'stacked')
xlabel('x'), ylabel('\Sigma y'), colormap(cool)
legend('因素1', '因素2', '因素3')
subplot(1,2,2),barh(x', Y', 'grouped')
xlabel('y'), ylabel('x')

运行M文件，结果如图5-25所示。

图5-25  垂直直方图和水平直方图运行结果

2．pie函数

pie函数用于绘制饼图，其调用格式如下。

● pie(x)：绘制参数x的饼图。

● pie(x,explode)：explode是与x同维的矩阵，若其中有非零元素，则x矩阵中相应位置的元素在饼图中对应的扇形将向外移出一些，加以突出。

● pie(...,labels)：labels用于定义相应块的标签。

● pie(axes_handle,...)：将图形绘制到坐标轴句柄axes_handle中，而不是当前坐标轴句柄中。

● h=pie(...)：返回绘制的饼图相关的句柄。

例5-24：创建二维饼图和三维饼图示例。

创建M文件并命名为ex5_24.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
x = [1 5 0.5 3.5 2];
explode = [0 1 0 1 0];
subplot(1,2,1)
pie(x, explode)
colormap jet
title('二维饼图')
subplot(1,2,2)
pie3(x, explode)
colormap hsv
title('三维饼图')

运行M文件，结果如图5-26所示。

图5-26  二维饼图和三维饼图程序运行结果

3．hist函数

hist函数用于绘制条形直方图，可以显示出数据的分布情况。所有向量y中的元素或者矩阵Y的列向量中的元素是根据它们的数值范围来分组的，每一组作为一个条形进行显示。条形直方图中的x轴反映了数据y中元素数值的范围，直方图的y轴显示出参量y中的元素落入该组的数目。其调用格式如下。

● n=hist(y)：把向量y中的元素放入等距的10个条形中，且返回每一个条形中的元素个数。若y为矩阵，则该命令按列对y进行处理。

● n=hist(y,x)：参量x为向量，把y中元素放到m（m=length(x)）个由x中元素指定的位置为中心的条形中。

● n=hist(y,nbins)：参量nbins为标量，用于指定条形的数目。

● [n,xout]=hist(...)：返回向量n与包含频率计数与条形的位置向量xout，用户可以用命令bar(xout,n)画出条形直方图。

● hist(...)：生成直方图，但不产生输出。

● hist(axes_handle,...)：将图形绘制到坐标轴句柄axes_handle中，而不是当前坐标轴句柄中。

例5-25：绘制直方图示例。

创建M文件并命名为ex5_25.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all
x = -4 : 0.1 : 4;
y = randn(5000, 1);
hist(y, x)
title('直方图')

运行M文件，结果如图5-27所示。

图5-27  直方图程序运行结果

4．scatter函数

scatter函数用于绘制散点图，其调用格式如下。

● scatter(x,y)：以x、y的值为横、纵坐标，绘制散点图。

例5-26：绘制散点图示例。

创建M文件并命名为ex5_26.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

clear all;
figure;
x = [1 5 6 7 9 5 1 3 12 20];
y = [20 15 6 3 1 5 3 0 1 5];
subplot(1,2,1);
scatter(x, y);
subplot(1,2,2);
scatter(x, y, 'r', 'fill');

运行M文件，结果如图5-28所示。

图5-28  散点图程序运行结果