【Matlab】Matlab导入多个.mat文件并画图的过程详解

0. 实验背景

需要导入多个.mat文件，将多组数据画在一个图中，并设置图例、坐标轴、散点图、折线图、子图等。

• 由于存在重复操作，主要使用脚本文件编写代码。
• figure窗口操作比较简单，脚本文件不好写的部分可用figure窗口操作进行辅助。

1. 导入.mat文件存储

1.1 导入.mat文件及作图最简单的方式：

在matlab工作文件夹区域打开存有.mat文件的文件夹，双击.mat文件则导入该文件。

之后使用如下命令可画图:

>>plot(x,y);
>>hold on;

多种数据则重复此过程即可。

1.2 导入.mat文件及作图的脚本代码

代码如下，导入6个.mat文件并作图：

%load
m1=load('文件1.mat');
m2=load('文件2.mat');
m3=load('文件3.mat');
m4=load('文件4.mat');
m5=load('文件5.mat');
m6=load('文件6.mat');
%获取数据，这里可以这样写是因为我.mat文件中只存在两个属性x和y，不知道自己.mat文件中有哪些属性的话，可以点击工作区的m1~m6变量中的任何一个。
x1=m1.x;
y1=m1.y;
x2=m2.x;
y2=m2.y;
x3=m3.x;
y3=m3.y;
x4=m4.x;
y4=m4.y;
x5=m5.x;
y5=m5.y;
x6=m6.x;
y6=m6.y;
%多组数据画图
plot(x1,y1);
hold on;%hold on使得一张图中可以显示多个不同的图像线条
plot(x2,y2);
hold on;
plot(x3,y3);
hold on;
plot(x4,y4);
hold on;
plot(x5,y5);
hold on;
plot(x6,y6);
hold on;

查看.mat形成的结构体的属性的方式如下：

2. plot画图总结

2.1 画散点图

画散点图可以使用scatter()函数，也可使用plot()函数，本文主要介绍使用plot()函数的方法。

2.1.1 点形状

matlab中常用的点形状如下所示：

+                 '+'号
o                 空心圆
*                 '*'号
.                 实心点,比空心圆小 
x                 'x'号
square or s   空心正方形
diamond or d  空心菱形
^                 空心上三角，尖头朝上
v                 空心下三角，尖头朝下
>                 空心右三角，尖头朝右
<                 空心左三角，尖头朝左
pentagram or p  空心五角星
hexagram or h   空心六边形

plot函数实例:

plot(x,y,'+');%绘制散点图，散点图形状为'+'。
plot(x,y,'s');%绘制散点图，散点图形状为空心正方形，等同于plot(x,y,'square');

2.1.2 点大小

属性：'Markersize'

plot函数实例:

plot(x,y,'+','Markersize',4);%绘制散点图,点大小为4

2.1.3 点颜色

常用颜色：
r   Red
g   Green
b   Blue
c   Cyan
m   Magenta
y   Yellow
k   Black
w   White

plot函数实例:

%1.使用默认颜色
plot(x,y,'+r','Markersize',4);%绘制散点图,点大小为4,颜色为红色
%2.使用默认颜色的第二种方式：
plot(x,y,'+','Markersize',4);%绘制散点图,点大小为4
                             %颜色为多组线条的默认值，第一条为蓝色，第二条为橙色，...,详见2.3.1节
%3.自定义颜色，RGB格式为[r g b],每个数值为0~1之间的小数值
plot(x,y,'+','Color',[0 0.321 0],'Markersize',4)%绘制散点图,点大小为4
                                                %颜色为自定义的颜色，取色方式见2.3.2小节

注意，在用plot绘制散点图添加各种属性的时候，点形状应该摆在第一位，如果先设置’Color’或者’Markersize’等属性对，则会导致点形状无法和对应属性配对。

（实际上是我不太知道plot函数里点形状的属性名称，所以这样写，如果能知道这个属性名称的话就无所谓了。）

2.1.4 点填充

属性：'MarkerFaceColor'

plot函数实例:

plot(x,y,'s','Color',[0 0.321 1],...  %...用来拆分长命令
    'Markersize',4,'MarkerFaceColor',[0 0.321 1]);%空心正方形内部填充和边框同样的颜色

2.2 画折线图

画折线图主要使用的是plot()函数。

2.2.1 折线形状

-      实线
--     虚线
:      点线（短虚线）
-.     点段线（类似-·-·-）

plot函数实例:

% 1.常用方式
plot(x,y,'--');%绘制折线图，线为虚线
% 2.突出每个点的方式
plot(x,y,'--s');%线为虚线，每个点为空心正方形，点的属性设置还是可以参考2.1的参数设置。

2.2.2 折线粗细

属性：'linewidth'

plot函数实例:

% 1.常用方式
plot(x,y,'--s',...
    'linewidth',3);%设置线的粗细

2.2.3 折线颜色

和点的颜色设置类似。

常用颜色：
r   Red
g   Green
b   Blue
c   Cyan
m   Magenta
y   Yellow
k   Black
w   White

plot函数实例:

%1.使用默认颜色
plot(x,y,'--+r');
%2.使用默认颜色的第二种方式：
plot(x,y,'--+');%颜色为多组线条的默认值，第一条为蓝色，第二条为橙色，...,详见2.3.1节
%3.自定义颜色，RGB格式为[r g b],每个数值为0~1之间的小数值
plot(x,y,'--+','Color',[0 0.321 1])%颜色为自定义的颜色，取色方式见2.3.2小节

注意，在用plot绘制折线图添加各种属性的时候，如果只有线形状设置，可用属性对'linestyle','--'摆在任何位置，如果还有点形状的设置，则应该摆在x,y之后的第一位，否则会导致点形状无法和对应属性配对。

2.3 多条线条颜色组合

matlab中作图有的时候会有多组数据分别作图，呈现在一张图中，此时颜色的搭配就能够体现出图像的美观。

2.3.1 matlab默认配色

matlab默认配色如下所示:

对应的rgb数值为：

[[0    0.4470    0.7410]
[0.8500    0.3250    0.0980]
[0.9290    0.6940    0.1250]
[0.4940    0.1840    0.5560]
[0.4660    0.6740    0.1880]
[0.3010    0.7450    0.9330]
[0.6350    0.0780    0.1840]]

plot函数实例:

plot(x,y,'--+');%该线条为第几条，就对应哪种颜色

2.3.2 自定义RGB

用户可使用[value1 value2 value3]的三元组方式设置任意颜色。

matlab中RGB数值需要0_{1之间，而一般的颜色RGB数值为0}255之间。两种格式的转变也很简单：

常见格式：
[134 255 0]
转为matlab可用格式：
[134/255 255/255 0/255]=[0.5255 1 0]
而从matlab可用格式转为常见格式则*255即可。

下面主要介绍一下常用的取色方式：

1. PS取色

将截图用PS打开，之后按照下图操作:

2. PPT取色

将截图插入ppt中，之后按照下图操作

plot函数实例:

plot(x,y,'--+','Color',[0 0.321 1])%颜色为自定义的颜色

2.4 显示网格

//显示网格线
grid on;%默认颜色为灰色
//隐藏网格线（默认）
grid off;

2.5 显示图例

2.5.1 脚本代码写法

% 一般写法
legend('图1的标注，支持latex格式','图2的标注，支持latex格式',……,'图n的标注，支持latex格式');

legend也有很多参数可供调整,例如如下代码:

lgd=legend('图1的标注，支持latex格式','图2的标注，支持latex格式',……,'图n的标注，支持latex格式',...
    'Location','NorthOutside', ... %图例的位置
    % 'Position',[左下点x相对坐标 左下点y相对坐标 图例相对宽度 图例相对高度]; %图例位置的另一种写法，可通过数值修改自由移动图例位置，Position和Location二者选择其一。
    'Orientation','horizontal',... % 水平显示还是垂直显示
    'FontName','Times New Roman','FontSize',23, 'FontWeight','bold');% 图例字体

2.5.2 figure窗口操作（推荐）

1. 显示图例

• 使用plot()函数在脚本或者命令行生成figure图像；
• 点击如下所示的按钮显示图例：
  

2. 图例属性设置

• 点击如下按钮，为后面选中图例对象做准备：
  

• 选择图例对象，右键，选择“打开属性检查器”

• 可在属性检查器中编辑修改图例边框、图例位置等信息
  

• 点击图例之后，如果四周出现正方形标识，可直接拖动legend对象改变位置，或者选择四个角的任意一个改变图例大小。
  

• 附上legend属性和取值的参考

2.6 设置坐标轴

2.6.1 坐标轴名称

%设置x坐标轴
xlabel('x坐标轴名称，支持latex格式');
%设置y坐标轴
ylabel('y坐标轴名称，支持latex格式');

2.6.2 坐标轴名称的文字格式（字体、大小、加粗）

xlabel('x坐标轴名称，支持latex格式',...
    'FontName','Times New Roman','FontSize',23,'FontWeight','bold');
    %分别设置字体风格、字体大小，字体效果(加粗)
ylabel('y坐标轴名称，支持latex格式',...
    'FontName','Times New Roman','FontSize',23,'FontWeight','bold');

2.6.3 坐标轴框线和刻度数字

%设置刻度数字
set(gca,'FontName','Times New Roman','Fontsize',23,'FontWeight','bold');
        %设置字体风格、字体大小、字体效果(加粗)
%坐标轴框线加粗
set(gca,'linewidth',1.5);%1.5位置可自由设置合理的数值

2.7 画子图（局部放大图）

2.7.1 子图的脚本代码写法

有的时候需要显示局部数据，因此需要在大图中嵌入子图。

%显示子图
axes('position',[0.15,0.55,0.2,0.23]);%设置子图的出现位置
plot(x,y,'s','Color',[0.9216,0.7098,0.1294],...
    'Markersize',4,'MarkerFaceColor',[0.9216,0.7098,0.1294]);%设置子图的数据、图形状、颜色等属性
hold on;

我们通常会在论文图中，看到子图和大图局部之间存在虚线框和箭头，提示读者子图放大的是哪一部分的图像。脚本代码如下：

%子图提示图形--虚线框
xi=[214 214 216 216];%设置左下、左上、右上、右下（顺时针方向）的x绝对坐标
yi=[0 3.3 3.3 0];%设置左下、左上、右上、右下（顺时针方向）的y绝对坐标
plot(xi,yi,'b','LineWidth',2,'LineStyle','--');%画出虚线框，颜色为蓝色，线宽度为2，线形状为虚线
%子图提示图形--箭头
annotation('arrow',...%设置箭头类型为‘单箭头’，此外还有双箭头等
    [0.5,0.37],[0.5,0.7],... %设置箭头起始位置和终止位置，[x1 x2],[y1 y2]表示从起点(x1,y1)到终点(x2,y2)，使用的是相对坐标。
    'color',[0 0 1],'LineWidth',2);%箭头颜色为蓝色，线条宽度为2

2.7.2 子图的figure窗口操作（推荐）

• 选择图像整体
  

• ctrl+c复制整体，ctrl+v粘贴整体，对于新出现的图像对象调整位置和大小。

• 

• 对于子图中不需要的实例，我们可以选中，右键选择“删除”

• 此时，子图的横纵坐标范围依然和主图保持一致。
  

• 选择子图对象，右键，选择“打开属性检查器”。设置x轴的坐标范围和数值取值
  

• 属性检查器里面还可以设置很多其他东西，具体和设置图像的操作差不多，大家可以自己探索哦！

• 辅助提示的虚线框和箭头，也可以用figure窗口来画。

• 在figure上方工具栏选择"插入"，选择“矩形”或者“箭头”，在图像想作图的为止，鼠标操作拉出图像。
  

• 右键，选择“打开属性检查器”，可修改颜色、线型、线宽等参数。
  
  修改对应参数之后，虚线框成功画出，且可自由调节位置和大小。
  

• 箭头的作图和矩形类似，在工具栏选择“插入”，选择“箭头”，拉出箭头线条，右键选择“打开属性检查器”，改变颜色、线形、线宽等。
  

3. 常见资料参考

1.mathworks.cn

2.知乎大佬