Matlab学习笔记(一)，mdash，mdash，三维图形绘制

三维图形绘制是Matlab中常用的功能之一，可以用来展示三维数据和可视化空间关系。本文将介绍三维图形绘制的基本方法，包括创建三维坐标系、绘制点、线和面等基本图形以及一些常用的绘图函数。同时，还将提供一些案例说明，帮助读者更好地理解和运用这些方法。

一、创建三维坐标系

在Matlab中，可以使用figure函数创建一个新的图形窗口，在窗口中创建三维坐标系用于绘制图形。创建三维坐标系的方法有两种：一种是使用plot3函数直接绘制，另一种是使用surf函数将数据转换为曲面进行绘制。

1. 使用plot3函数绘制三维坐标系：

```matlab

figure;

plot3([0,0],[0,0],[0,1],'k'); % 绘制x轴

hold on;

plot3([0,0],[0,1],[0,0],'k'); % 绘制y轴

plot3([0,1],[0,0],[0,0],'k'); % 绘制z轴

```

上述代码中，plot3函数的第一个参数指定了x轴上的坐标，第二个参数指定了y轴上的坐标，第三个参数指定了z轴上的坐标，'k'表示绘制的线为黑色。通过多次调用plot3函数即可绘制出三个坐标轴。

2. 使用surf函数绘制三维坐标系：

```matlab

figure;

[X,Y] = meshgrid([-1,1], [-1,1]); % 创建一个二维网格

Z = zeros(size(X)); % 创建一个与X和Y相同大小的用0填充的矩阵

surf(X,Y,Z,'FaceColor','none','EdgeColor','k'); % 绘制平面

hold on;

plot3([0,0],[0,0],[0,1],'k'); % 绘制x轴

plot3([0,0],[0,1],[0,0],'k'); % 绘制y轴

plot3([0,1],[0,0],[0,0],'k'); % 绘制z轴

```

上述代码中，meshgrid函数用于创建一个二维网格，X和Y分别表示网格上的x和y坐标。然后，创建一个与X和Y相同大小的矩阵Z，并将其填充为零。最后，使用surf函数绘制平面，并通过设置'FaceColor'为'none'来去除平面的填充色，设置'EdgeColor'为'k'来将边缘线的颜色设置为黑色。

二、绘制点、线和面

1. 绘制点：

```matlab

figure;

plot3(1, 2, 3, 'ro'); % 绘制红色的点(1,2,3)

hold on;

plot3(4, 5, 6, 'bo'); % 绘制蓝色的点(4,5,6)

```

使用plot3函数可以绘制三维坐标系上的单个点，第一个参数为点的x坐标，第二个参数为点的y坐标，第三个参数为点的z坐标，'ro'和'bo'分别表示红色和蓝色的点。

2. 绘制线：

```matlab

figure;

plot3([1,4], [2,5], [3,6], 'k'); % 绘制连线(1,2,3)到(4,5,6)

```

使用plot3函数可以通过指定多个点的坐标来绘制三维坐标系上的线段，第一个参数为x坐标的数组，第二个参数为y坐标的数组，第三个参数为z坐标的数组，'k'表示绘制的线为黑色。

3. 绘制面：

```matlab

figure;

X = [1,1,4,4]; % 面的四个顶点的x坐标

Y = [2,5,5,2]; % 面的四个顶点的y坐标

Z = [3,3,6,6]; % 面的四个顶点的z坐标

patch(X,Y,Z,'r'); % 绘制红色的面

```

使用patch函数可以通过指定面的四个顶点的坐标来绘制三维坐标系上的面，第一个参数为顶点的x坐标的数组，第二个参数为顶点的y坐标的数组，第三个参数为顶点的z坐标的数组，'r'表示绘制的面为红色。

三、常用的绘图函数

1. mesh函数：绘制曲面

```matlab

figure;

[X,Y] = meshgrid(-2:0.1:2, -2:0.1:2); % 创建一个二维网格

Z = X.^2 + Y.^2; % 计算曲面上每个点的z坐标

mesh(X,Y,Z); % 绘制曲面

```

mesh函数可以通过计算每个点的z坐标，绘制出一个曲面。使用meshgrid函数创建一个二维网格，然后根据具体的函数计算每个点的z坐标，最后使用mesh函数绘制曲面。

2. contour函数：绘制等高线图

```matlab

figure;

contour(X,Y,Z); % 绘制等高线图

```

contour函数可以根据给定的二维网格和对应的z坐标值，绘制出等高线图。

3. scatter3函数：绘制散点图

```matlab

figure;

X = rand(100,1); % 随机生成100个点的x坐标

Y = rand(100,1); % 随机生成100个点的y坐标

Z = rand(100,1); % 随机生成100个点的z坐标

scatter3(X,Y,Z); % 绘制散点图

```

scatter3函数可以根据给定的三维坐标，绘制出一个散点图。

四、案例说明

1. 绘制三维函数图像

```matlab

figure;

[X,Y] = meshgrid(-2:0.1:2, -2:0.1:2);

Z = X.^2 + Y.^2;

surf(X,Y,Z);

```

上述代码中，创建一个二维网格，并根据函数z=x^2+y^2计算每个点的z坐标，最后使用surf函数绘制三维函数图像。

2. 绘制空间曲线

```matlab

figure;

t = linspace(0, 10*pi, 100);

x = sin(t);

y = cos(t);

z = t;

plot3(x, y, z);

```

上述代码中，通过参数方程绘制了一条空间曲线，其中t为参数的取值范围，x、y、z分别为坐标的计算公式，最后使用plot3函数绘制空间曲线。

以上就是Matlab中三维图形绘制的基本方法和一些常用的绘图函数，希望对读者有所帮助。通过学习和运用这些方法，可以更好地展示和分析三维数据以及空间关系。 如果你喜欢我们三七知识分享网站的文章， 欢迎您分享或收藏知识分享网站文章 欢迎您到我们的网站逛逛喔！https://www.37seo.cn/