三维曲面 1.产生三维数据 在MATLAB中,利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为: x=a:d1:b; y=c:d2:d; [X,Y]=meshgrid(x,y); 语句执行后,矩阵X的每一行都是向量x,行数等于向量y的元素的个数,矩阵Y的每一列都是向量y,列数等于向量x的元素的个数。 2.绘制三维曲面的函数 surf函数和mesh函数的调用格式为: mesh(x,y,z,c) surf(x,y,z,c) 一般情况下,x,y,z是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩阵,z是网格点上的高度矩阵,c用于指定在不同高度下的颜色范围。 例17 绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y))-x/10。 程序如下: [x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y))-x/10; mesh(x,y,z); axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]); 此外,还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz。其用法与mesh类似,不同的是meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线,meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。 例18 在xy平面内选择区域[-8,8]×[-8,8],绘制4种三维曲面图。 程序如下: [x,y]=meshgrid(-8:0.5:8); z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps); subplot(2,2,1); mesh(x,y,z); title('mesh(x,y,z)') subplot(2,2,2); meshc(x,y,z); title('meshc(x,y,z)') subplot(2,2,3); meshz(x,y,z) title('meshz(x,y,z)') subplot(2,2,4); surf(x,y,z); title('surf(x,y,z)') 3.标准三维曲面 sphere函数的调用格式为: [x,y,z]=sphere(n) cylinder函数的调用格式为: [x,y,z]= cylinder(R,n) MATLAB还有一个peaks 函数,称为多峰函数,常用于三维曲面的演示。 例19 绘制标准三维曲面图形。 程序如下: t=0:pi/20:2*pi; [x,y,z]= cylinder(2+sin(t),30); subplot(2,2,1); surf(x,y,z); subplot(2,2,2); [x,y,z]=sphere; surf(x,y,z); subplot(2,1,2); [x,y,z]=peaks(30); surf(x,y,z); 其他三维图形 在介绍二维图形时,曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形,它们还可以以三维形式出现,使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和fill3。 bar3函数绘制三维条形图,常用格式为: bar3(y) bar3(x,y) stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图,常用格式为: stem3(z) stem3(x,y,z) pie3函数绘制三维饼图,常用格式为: pie3(x) fill3函数等效于三维函数fill,可在三维空间内绘制出填充过的多边形,常用格式为: fill3(x,y,z,c) 例20 绘制三维图形: (1) 绘制魔方阵的三维条形图。 (2) 以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。 (3) 已知x=[2347,1827,2043,3025],绘制饼图。 (4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。 程序如下: subplot(2,2,1); bar3(magic(4)) subplot(2,2,2); y=2*sin(0:pi/10:2*pi); stem3(y); subplot(2,2,3); pie3([2347,1827,2043,3025]); subplot(2,2,4); fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5), 'y' ) 例21 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。 程序如下: subplot(1,2,1); [X,Y,Z]=peaks(30); waterfall(X,Y,Z) xlabel('X-axis'),ylabel('Y-axis'),zlabel('Z-axis'); subplot(1,2,2); contour3(X,Y,Z,12,'k'); %其中12代表高度的等级