MATLAB Language
Rysunek

Koła

Najłatwiejszą opcją do narysowania okręgu jest - oczywiście - funkcja rectangle .

%// radius
r = 2;

%// center
c = [3 3];

pos = [c-r 2*r 2*r];
rectangle('Position',pos,'Curvature',[1 1])
axis equal

ale krzywizna prostokąta musi być ustawiona na 1 !

position wektor definiuje prostokąt, pierwsze dwie wartości x i y są w lewym dolnym rogu prostokąta. Dwie ostatnie wartości określają szerokość i wysokość prostokąta.

pos = [ [x y] width height ]

Lewy dolny róg koła - tak, ten okrąg ma rogi, choć te urojone - to środek c = [3 3] minus promień r = 2 który wynosi [xy] = [1 1] . Szerokość i wysokość są równe średnicy koła, więc width = 2*r; height = width;

W przypadku, gdy gładkość powyższego rozwiązania nie jest wystarczająca, nie można obejść się za pomocą oczywistego sposobu narysowania rzeczywistego koła za pomocą funkcji trygonometrycznych .

%// number of points
n = 1000;

%// running variable
t = linspace(0,2*pi,n);

x = c(1) + r*sin(t);
y = c(2) + r*cos(t);

%// draw line
line(x,y)

%// or draw polygon if you want to fill it with color
%// fill(x,y,[1,1,1])
axis equal

Strzały

Po pierwsze, można użyć quiver , w którym nie trzeba radzić sobie z nieprzydatnymi znormalizowanymi jednostkami postaci za pomocą annotation

drawArrow = @(x,y) quiver( x(1),y(1),x(2)-x(1),y(2)-y(1),0 )    

x1 = [10 30];
y1 = [10 30];

drawArrow(x1,y1); hold on

x2 = [25 15];
y2 = [15 25];

drawArrow(x2,y2)

Ważny jest piąty argument quiver : 0, który wyłącza domyślne skalowanie, ponieważ ta funkcja jest zwykle używana do kreślenia pól wektorowych. (lub użyj pary wartości właściwości 'AutoScale','off' )

Można również dodać dodatkowe funkcje:

drawArrow = @(x,y,varargin) quiver( x(1),y(1),x(2)-x(1),y(2)-y(1),0, varargin{:} )       
drawArrow(x1,y1); hold on
drawArrow(x2,y2,'linewidth',3,'color','r')

Jeśli pożądane są różne groty strzałek, należy użyć adnotacji (ta odpowiedź może być pomocna Jak zmienić styl grotu strzałki w wykresie kołczanu? ).

Rozmiar strzałki można regulować za pomocą właściwości 'MaxHeadSize' . Niestety nie jest to spójne. Następnie należy ustalić granice osi.

x1 = [10 30];
y1 = [10 30];
drawArrow(x1,y1,{'MaxHeadSize',0.8,'Color','b','LineWidth',3}); hold on

x2 = [25 15];
y2 = [15 25];
drawArrow(x2,y2,{'MaxHeadSize',10,'Color','r','LineWidth',3}); hold on

xlim([1, 100])
ylim([1, 100])

Jest jeszcze jedna poprawka dla regulowanych główek strzał:

function [ h ] = drawArrow( x,y,xlimits,ylimits,props )

xlim(xlimits)
ylim(ylimits)

h = annotation('arrow');
set(h,'parent', gca, ...
    'position', [x(1),y(1),x(2)-x(1),y(2)-y(1)], ...
    'HeadLength', 10, 'HeadWidth', 10, 'HeadStyle', 'cback1', ...
    props{:} );

end

które możesz wywołać ze skryptu w następujący sposób:

drawArrow(x1,y1,[1, 100],[1, 100],{'Color','b','LineWidth',3}); hold on
drawArrow(x2,y2,[1, 100],[1, 100],{'Color','r','LineWidth',3}); hold on

Elipsa

Aby wykreślić elipsę, możesz użyć jej równania . Elipsa ma główną i mniejszą oś. Chcemy także móc wykreślić elipsę w różnych punktach środkowych. Dlatego piszemy funkcję, której wejściami i wyjściami są:

Inputs:
    r1,r2: major and minor axis respectively
    C: center of the ellipse (cx,cy)
Output:
    [x,y]: points on the circumference of the ellipse

Możesz użyć poniższej funkcji, aby uzyskać punkty na elipsie, a następnie wykreślić te punkty.

function [x,y] = getEllipse(r1,r2,C)
beta = linspace(0,2*pi,100);
x = r1*cos(beta) - r2*sin(beta);
y = r1*cos(beta) + r2*sin(beta);
x = x + C(1,1);
y = y + C(1,2);
end

Przykład:

[x,y] = getEllipse(1,0.3,[2 3]);
plot(x,y);

Wielokąt (y)

Twórz wektory, aby utrzymać położenie x i y wierzchołków, podaj je do patch .

Pojedynczy wielokąt

X=rand(1,4); Y=rand(1,4);
h=patch(X,Y,'red');

Wiele wielokątów

Wierzchołki każdego wielokąta zajmują jedną kolumnę każdego z X , Y

X=rand(4,3); Y=rand(4,3);
for i=2:3
  X(:,i)=X(:,i)+(i-1); % create horizontal offsets for visibility
end

h=patch(X,Y,'red');

Wykres pseudo 4D

(mxn) może być reprezentowana przez powierzchnię za pomocą surfowania ;

Kolor powierzchni jest ustawiany automatycznie jako funkcja wartości w macierzy (mxn) . Jeśli mapa kolorów nie jest określona, stosowana jest domyślna.

Można dodać pasek kolorów, aby wyświetlić bieżącą mapę kolorów i wskazać odwzorowanie wartości danych na mapę kolorów.

W poniższym przykładzie macierz z (mxn) jest generowana przez funkcję:

z=x.*y.*sin(x).*cos(y);

w przedziale [-pi,pi] . W x i y wartości mogą być wytwarzane za pomocą meshgrid funkcję, a powierzchnia staje się w następujący sposób:

% Create a Figure
figure
% Generate the `x` and `y` values in the interval `[-pi,pi]`
[x,y] = meshgrid([-pi:.2:pi],[-pi:.2:pi]);
% Evaluate the function over the selected interval
z=x.*y.*sin(x).*cos(y);
% Use surf to plot the surface
S=surf(x,y,z);
xlabel('X Axis');
ylabel('Y Axis');
zlabel('Z Axis');
grid minor
colormap('hot')
colorbar

Rycina 1

Teraz może to być przypadek, że dodatkowe informacje są powiązane z wartościami z matrycy i są one przechowywać w innym (mxn) matrycy

Możliwe jest dodanie tych dodatkowych informacji do wykresu poprzez zmianę sposobu pokolorowania powierzchni.

Umożliwi to (mxn) wykresu 4D: do trójwymiarowej reprezentacji powierzchni generowanej przez pierwszą macierz (mxn) czwarty wymiar będzie reprezentowany przez dane zawarte w drugiej macierzy (mxn) .

Można utworzyć taki wykres, wywołując surf z 4 wejściami:

surf(x,y,z,C)

gdzie parametr C jest drugą matrycą (która musi mieć ten sam rozmiar z ) i służy do zdefiniowania koloru powierzchni.

W poniższym przykładzie macierz C jest generowana przez funkcję:

C=10*sin(0.5*(x.^2.+y.^2))*33;

w przedziale [-pi,pi]

Powierzchnia generowana przez C to

Rysunek 2

Teraz możemy wywołać surf z czterema wejściami:

figure
surf(x,y,z,C)
% shading interp
xlabel('X Axis');
ylabel('Y Axis');
zlabel('Z Axis');
grid minor
colormap('hot')
colorbar

Rycina 3

Porównując rysunek 1 i rysunek 3, możemy zauważyć, że:

• kształt powierzchni odpowiada wartościom z (pierwsza macierz (mxn) )
• kolor powierzchni (i jej zakres podany przez pasek kolorów) odpowiada wartościom C (pierwsza (mxn) matryca)

Rycina 4

Oczywiście istnieje możliwość zamiany z i C na wykresie, aby kształt powierzchni nadany był przez matrycę C i kolor nadany przez matrycę z :

figure
surf(x,y,C,z)
% shading interp
xlabel('X Axis');
ylabel('Y Axis');
zlabel('Z Axis');
grid minor
colormap('hot')
colorbar

oraz w celu porównania Ryc. 2 z Ryc. 4

Szybki rysunek

Istnieją trzy główne sposoby wykonywania sekwencyjnego wydruku lub animacji: plot(x,y) , set(h , 'XData' , y, 'YData' , y) i set(h , 'XData' , y, 'YData' , y) animatedline . Jeśli chcesz, aby animacja była płynna, potrzebujesz wydajnego rysowania, a trzy metody nie są równoważne.

% Plot a sin with increasing phase shift in 500 steps
x = linspace(0 , 2*pi , 100);

figure
tic
for thetha = linspace(0 , 10*pi , 500)
    y = sin(x + thetha);
    plot(x,y)
    drawnow
end
toc

Dostaję 5.278172 seconds . Funkcja wydruku zasadniczo usuwa i odtwarza obiekt linii za każdym razem. Bardziej efektywnym sposobem aktualizacji wykresu jest użycie właściwości XData i YData obiektu Line .

tic
h = [];   % Handle of line object
for thetha = linspace(0 , 10*pi , 500)
    y = sin(x + thetha);
    
    if isempty(h)
        % If Line still does not exist, create it
        h = plot(x,y);
    else
        % If Line exists, update it
        set(h , 'YData' , y)
    end
    drawnow
end
toc

Teraz mam 2.741996 seconds , o wiele lepiej!

animatedline to stosunkowo nowa funkcja, wprowadzona w 2014b. Zobaczmy, jak sobie radzi:

tic
h = animatedline;
for thetha = linspace(0 , 10*pi , 500)
    y = sin(x + thetha);
    clearpoints(h)
    addpoints(h , x , y)
    drawnow
end
toc

3.360569 seconds , nie tak dobre jak aktualizacja istniejącego wykresu, ale wciąż lepsze niż plot(x,y) .

Oczywiście, jeśli musisz narysować pojedynczy wiersz, jak w tym przykładzie, trzy metody są prawie równoważne i dają płynne animacje. Ale jeśli masz bardziej złożone wykresy, aktualizacja istniejących obiektów Line zrobi różnicę.