引言

本人是一位數(shù)學(xué)科研工作者，平時(shí)的文章采用的是latex編寫，里面圖形的生成主要來(lái)自于Matlab（個(gè)人對(duì)Matlab非常喜歡，感覺上手比較容易，更親民）。對(duì)于圖形的處理比較頻繁，而且總會(huì)有一些特殊的需求，每次都要上網(wǎng)搜查，或者查以前用過(guò)的命令，經(jīng)常花了很多時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了一點(diǎn)小要求，事后回想有點(diǎn)得不償失。因此借助這個(gè)平臺(tái)，記錄自己在Matlab使用過(guò)程中碰到的一些問(wèn)題，給出我找到或者知道的解決辦法，不過(guò)方法不是唯一的，也希望廣大網(wǎng)友能有更好的思路提供。后續(xù)碰到的問(wèn)題我也會(huì)繼續(xù)更新（如果我有時(shí)間的話哈）。

Matlab畫三維圖

Matlab畫三維圖形的需求通常是針對(duì)二元函數(shù)而言的，Matlab畫圖主要采用描點(diǎn)的方法，就是畫出給定點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值，然后Matlab會(huì)自動(dòng)把這些點(diǎn)連接起來(lái)，就成了很漂亮的一幅圖。所以你給的點(diǎn)越多，畫的圖就越精確。

一個(gè)簡(jiǎn)單的例子

下面我們以函數(shù) u = s i n ( x ) s i n ( y ) u=sin(x)sin(y) u=sin(x)sin(y)為例，畫三維圖形的代碼如下：

function PF_3D
px=100; py=150; %x軸我布100個(gè)點(diǎn)，y方向布150個(gè)點(diǎn)
x=linspace(0,2*pi,px); %該函數(shù)表示在[0,2*pi]上均勻布px個(gè)點(diǎn)
y=linspace(0,2*pi,py);
[X,Y]=meshgrid(x,y); %該函數(shù)的作用詳見下文
u=sin(X).*sin(Y); %計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)值u %注意點(diǎn)乘
surf(X,Y,u); %畫圖
%mesh(X,Y,u);
end

代碼中的meshgrid命令是生成 m × n m\times n m×n的X,Y兩個(gè)矩陣，這里m是y的長(zhǎng)度，n是x的長(zhǎng)度，結(jié)果如下圖Matlab代碼
X就是把x向量復(fù)制了m行，每行都一樣。Y就是把y復(fù)制了n列，每列都一樣，這樣X，Y矩陣相同位置的值就對(duì)應(yīng)了點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)（總共有 m × n m\times n m×n個(gè)點(diǎn)），再由前面代碼計(jì)算得到u就得到點(diǎn)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值。最后可以通過(guò)mesh或者surf命令進(jìn)行畫圖就。mesh和surf是有區(qū)別的，但是我也沒去區(qū)分，我自己常用的是surf命令，下面看兩個(gè)命令畫出圖的不同(左邊是surf，右邊是mesh)

上圖中左邊surf畫出來(lái)的圖比較黑那是因?yàn)镸atlab在圖上畫了黑色網(wǎng)格線，如果要去掉他可以在后面加命令：

shading interp

效果如圖：

如果不喜歡后面坐標(biāo)平面的那些網(wǎng)格線，也可以加命令：

grid off

就可以讓它消失。

坐標(biāo)軸的設(shè)置

1.從上面的圖可以看出，如果不加干預(yù)的話，Matlab畫出你給的橫縱數(shù)值范圍的全部圖形，但有些時(shí)候我們可能比較關(guān)心局部的圖樣，這時(shí)候就要設(shè)置圖形坐標(biāo)軸的顯示范圍，只要在surf命令后面加命令：

axis([0,2,0,4,0,1])

axis里面參數(shù)分別對(duì)應(yīng)x_min,x_max,y_min,y_max,z_min,z_max,效果如圖

2.有些問(wèn)題他的圖形是長(zhǎng)條形的，如x軸應(yīng)該很長(zhǎng)，y，z軸比較短的，但Matlab總是畫得“方方正正”，這樣就會(huì)變得不美觀（肯定有個(gè)軸被壓縮），所以此時(shí)我們選擇控制軸的相對(duì)長(zhǎng)度，可以在surf后面加命令：

pbaspect([2，1，1]);

pbaspect后面得三個(gè)參數(shù)表示橫縱豎得長(zhǎng)度比例是2：1：1，最后效果如圖：（我們這個(gè)例子不需要讓軸變長(zhǎng)，拉長(zhǎng)反而不好看，為了演示拼了）

3.隱藏坐標(biāo)軸。有時(shí)候我們保存多張圖，只是為了體現(xiàn)圖形的變化，這樣就不需要每個(gè)坐標(biāo)軸刻度和數(shù)值都顯示出來(lái)，所以我們要隱藏坐標(biāo)軸，這個(gè)在網(wǎng)上有很多人提供了方案，但是個(gè)人覺得比較好用的方案是在surf后面添加如下命令

 t=0:0:0;
 set(gca,'xtick',t); %這兩句話可以去掉x軸的刻度和坐標(biāo)值
 xlabel('x軸的說(shuō)明') %這句話可以坐標(biāo)的下面添加一個(gè)說(shuō)明
 set(gca,'ytick',t); %這兩句話可以去掉y軸的刻度和坐標(biāo)值
 ylabel('y軸的說(shuō)明') %這句話可以坐標(biāo)的下面添加一個(gè)說(shuō)明 
 set(gca,'ztick',t); %這兩句話可以去掉y軸的刻度和坐標(biāo)值
 zlabel('z軸的說(shuō)明') %這句話可以坐標(biāo)的下面添加一個(gè)說(shuō)明 

直接看效果
橫縱豎的刻度和刻度值都消失了，留下了三條邊緣黑線，至于這個(gè)怎么去了目前還不知道（是不是可以設(shè)置刻度線的顏色成白色就行？）。上面的方案原出處可以在該網(wǎng)頁(yè)查看。
4.其他坐標(biāo)軸設(shè)置。還有很多坐標(biāo)軸的設(shè)置可以直接上網(wǎng)查找，或者直接編輯圖片，如何編輯呢？就是直接在生成的圖像窗口點(diǎn)查看-屬性編輯器（我用的2019版本的是這樣，在以前的版本在圖形窗口有個(gè)圖標(biāo)直接點(diǎn)就行了，但是19版本沒有了，感覺沒有了很難受，誰(shuí)知道怎么添加這個(gè)屬性編輯器的快捷圖標(biāo)到工具欄里）。進(jìn)入屬性編輯器之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有好多對(duì)圖形的坐標(biāo)軸的設(shè)置，還是挺好用的，但是如果對(duì)很多圖同時(shí)處理的畫，這樣效率很低，還是能用代碼解決的就用代碼解決。

圖形的視角

有時(shí)候我們不需要三維的立體圖，可能只要俯視圖或者側(cè)視圖，通過(guò)圖形的顏色區(qū)別函數(shù)值的大小。這時(shí)候我們就需要對(duì)圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，一種辦法就是直接對(duì)生成圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(看工具欄上有，或者鼠標(biāo)移到圖上就有這個(gè)旋轉(zhuǎn)工具跳出來(lái))。第二種辦法就是加命令

view(0,90) %俯視圖xoy平面，x為橫軸
%view(-90,0) %側(cè)視圖yoz平面，y為橫軸
%view(0,0) %側(cè)視圖xoz平面，x為橫軸

效果如圖

但這樣光有顏色沒有標(biāo)明顏色對(duì)應(yīng)的值，我們可以在圖形窗口點(diǎn)插入顏色欄圖標(biāo)（上圖工具欄中的第六個(gè)圖標(biāo)）會(huì)在右側(cè)出現(xiàn)顏色欄。如果對(duì)這個(gè)顏色欄不喜歡，可以右擊剛生成的顏色欄選擇標(biāo)準(zhǔn)顏色圖，選自己喜歡的打勾就行（我比較喜歡jet）。上面的過(guò)程也可以直接采用如下命令實(shí)現(xiàn)：

colorbar  %顯示顏色欄
colormap(jet)  %顏色的風(fēng)格選擇

效果如下：

圖像的保存

圖像的保存一種就是直接在圖形窗口，文件-另存為就有好多的格式供你選擇，我們寫論文的時(shí)候一般要求是eps格式的圖片，因?yàn)樗鞘噶繄D，放大不失真，Matlab有提供這個(gè)選擇，兩個(gè)字完美！這種通過(guò)選擇保存圖片的方式非常笨拙，一兩個(gè)圖還行，多個(gè)圖的產(chǎn)生，或者程序需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的不想干等的就比較麻煩，所以還是代碼來(lái)解決吧。

我們以一個(gè)例子來(lái)爽快的解決這個(gè)問(wèn)題。比如我們打算畫函數(shù)圖
u = s i n ( k x ) c o s ( k y ) u=sin(kx)cos(ky) u=sin(kx)cos(ky)這里的 k k k的取值[1,2,3],現(xiàn)在要將每個(gè) k k k對(duì)應(yīng)的圖保存到當(dāng)前路徑的figures文件夾里（這個(gè)文件夾要原先要存在），文件命保存成fg1.fig，fg2.fig，fg3.fig（.fig是Matlab圖形保存是默認(rèn)的后綴名，這樣后綴的圖形可以再由Matlab打開）。給出如下代碼：

function PFS
px=100; py=150; %x軸我布100個(gè)點(diǎn)，y方向布150個(gè)點(diǎn)
x=linspace(0,2*pi,px); %該函數(shù)表示在[0,2*pi]上均勻布px個(gè)點(diǎn)
y=linspace(0,2*pi,py);
[X,Y]=meshgrid(x,y); %該函數(shù)的作用詳見下文
fid=[pwd,'\figures\']; %這個(gè)命令用fid指當(dāng)前路徑下的figures文件夾
for k=1:3
    u=sin(k*X).*sin(k*Y); %計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)值u %注意點(diǎn)乘
    figure(k) %創(chuàng)建第k個(gè)圖形窗口
    surf(X,Y,u); %畫圖
    M=int2str(k);%將k轉(zhuǎn)化成字符存到M中
    saveas(gcf,[fid,'f',M,'.fig']);
end
end

上段代碼的核心：1.創(chuàng)建圖窗 2.保存圖形。先看創(chuàng)建圖窗的命令就是

figure(k) %創(chuàng)建第k個(gè)圖形窗口

注意k一定要加括號(hào)，沒有括號(hào)不行。這個(gè)figure命令是k的for循環(huán)命令內(nèi)，這樣就可以隨著k的變化創(chuàng)建不同的圖窗，然后再fiugure(k)后面跟上畫圖命令，圖就會(huì)畫到相應(yīng)的圖窗。這樣就避免了后面畫的圖覆蓋前面畫的圖情形。接著就是保存圖形，我們首先再for循環(huán)的外圍給命令

fid=[pwd,'\figures\']; 

這個(gè)fid變量是為了保存圖像要保存的路徑，參數(shù)pwd是Matlab自帶的表示當(dāng)前路徑，\figures\就是figures文件夾（因?yàn)樗械膱D都要保存到這個(gè)文件夾里，所以這個(gè)命令放在for循環(huán)的外面）。在for循環(huán)內(nèi)容我們要給圖像名字起fg1.fig，fg2.fig，fg3.fig，注意名字上的1，2，3其實(shí)就是k的值，但是k是個(gè)數(shù)值（整數(shù)值），而文件名應(yīng)該是個(gè)字符串，所以首先先將k轉(zhuǎn)化成字符串

 M=int2str(k);%將k轉(zhuǎn)化成字符存到M中

然后再合成一個(gè)完整的路徑就是[fid,‘f’,M,’.fig’]，這個(gè)中括號(hào)，中間逗號(hào)起到了字符串左右拼接的作用，注意里面已經(jīng)是字符串了不用加引號(hào)，不是的要加。最后通過(guò)saveas函數(shù)進(jìn)行圖像保存：

saveas(gcf,[fid,'f',M,'.fig']);

saveas第一個(gè)參數(shù)gcf我也不知什么意思，是否是獲取圖片的意思，我就當(dāng)默認(rèn)處理了。
如果是要將圖片保存成eps格式的畫，要把saveas的參數(shù)命令中的’.fig’改成’.eps’，但如果僅僅如此的話，保存最終的eps圖像是黑白的（我的Matlab是這樣，不知道你們是否也是），如果想要是彩色的，要在后面額外加一個(gè)參數(shù)’psc2’，具體代碼如下：

saveas(gcf,[fid,'f',M,'.eps'],'psc2');

這樣就大功告成。

結(jié)束語(yǔ)

如果讀者有碰到一些Matlab的問(wèn)題也可以留言提問(wèn)，如果我知道的話也會(huì)告知。

文中很多方法是我看書或者搜索到的，如果有侵權(quán)請(qǐng)告知，我深表歉意。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的如何利用matlab画三维图_平面图怎么画(新手如何入门pytorch)的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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