Τι είναι το MATLAB
Το MATLAB είναι ένα περιβάλλον προγραμματισμού υψηλού επιπέδου που αναπτύχθηκε από την MathWorks. Χρησιμοποιείται ευρέως σε επιστημονικούς και μηχανικούς τομείς για αριθμητικούς υπολογισμούς, ανάλυση δεδομένων και οπτικοποίηση. Το MATLAB παρέχει ένα εκτεταμένο σύνολο από ενσωματωμένες λειτουργίες και εργαλειοθήκες που το καθιστούν την καλύτερη πλατφόρμα για εργασία με δεδομένα.
Σημασία της πλοκής
Η αποτύπωση δεδομένων παίζει κρίσιμο ρόλο στην ανάλυση και την οπτικοποίηση δεδομένων. Δημιουργώντας γραφικά, μπορούμε να αναπαραστήσουμε οπτικά σύνθετα σύνολα δεδομένων, να αναγνωρίσουμε μοτίβα, τάσεις και ακραίες τιμές και να επικοινωνήσουμε αποτελεσματικά τις πληροφορίες. Το MATLAB προσφέρει ένα ολοκληρωμένο σύνολο λειτουργιών σχεδίασης που μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε οπτικά ελκυστικές και ενημερωτικές πλοκές.
Βασική πλοκή στο MATLAB
Αυτή η ενότητα θα καλύψει μερικά βασικά βήματα σχεδίασης στο MATLAB, μπορεί να είναι είτε μια γραφική παράσταση απλών σημείων δεδομένων είτε μια σειρά σημείων δεδομένων.
Δημιουργία Φιγούρας
Στο MATLAB, μια φιγούρα είναι ένα παράθυρο ή ένα δοχείο που περιέχει ένα ή περισσότερα οικόπεδα. ο εικόνα εντολή θα δημιουργήσει ένα νέο σχήμα σε ένα παράθυρο. Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
εικόνα;
Αυτή η εντολή ανοίγει ένα κενό παράθυρο σχήματος όπου μπορείτε να προσθέσετε τις γραφές σας.
Προσθήκη αξόνων
Οι άξονες είναι τα μεμονωμένα οικόπεδα μέσα σε ένα σχήμα. Για να προσθέσετε άξονες σε ένα σχήμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια συνάρτηση που ονομάζεται τσεκούρια . Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
τσεκούρια?Από προεπιλογή, το MATLAB τοποθετεί αυτόματα τους άξονες ώστε να καταλαμβάνουν ολόκληρο το παράθυρο του σχήματος. Μπορούμε επίσης να προσαρμόσουμε το μέγεθος και τη θέση των αξόνων.
Σχεδίαση δεδομένων
Αφού δημιουργήσουμε ένα νέο σχήμα και ορίσουμε τους άξονες, μπορούμε να προχωρήσουμε σχεδιάζοντας διαφορετικά σημεία δεδομένων. Το MATLAB παρέχει πολλές λειτουργίες για διαφορετικούς τύπους γραφικών παραστάσεων, όπως γραφικές παραστάσεις για γραφικές παραστάσεις 2D γραμμής, scatter για διαγράμματα διασποράς και ράβδο για γραφικές ράβδους.
Οι ακόλουθες εντολές χρησιμοποιούν τη συνάρτηση σχεδίασης MATLAB για να εμφανίσουν σημεία σε ένα σχήμα:
Χ = 1 : 10 ;και = χ.^ 2 ;
οικόπεδο ( Χ , και ) ;
Αυτός ο κώδικας σχεδιάζει τα σημεία (1,1), (2,4), (3,9) και ούτω καθεξής, δημιουργώντας μια απλή παραβολική καμπύλη.
Προσαρμογή οικόπεδων
Το MATLAB μας επιτρέπει να προσαρμόζουμε διάφορες πτυχές των πλοκών για να τις κάνουμε πιο ελκυστικές και πιο ουσιαστικές οπτικά. Ας εξερευνήσουμε μερικές κοινές επιλογές προσαρμογής:
Στυλ και χρώματα γραμμής
Μπορούμε να προσαρμόσουμε την εμφάνιση των γραμμών γραφικής παράστασης καθορίζοντας διαφορετικά στυλ γραμμής και χρώματα.
Για παράδειγμα , μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον χαρακτήρα «-» για μια συμπαγή γραμμή, «–» για μια διακεκομμένη γραμμή, «:» για μια διακεκομμένη γραμμή και «-.» για μια γραμμή με τελεία. Επιπλέον, μπορείτε να καθορίσετε χρώματα χρησιμοποιώντας προκαθορισμένα ονόματα ή τιμές RGB.
Χ = 1 : 10 ;y1 = χ.^ 2 ;
y2 = χ.^ 3 ;
οικόπεδο ( Χ , y1 , '-r' ) ; % Κόκκινη συμπαγής γραμμή
περίμενε ;
οικόπεδο ( Χ , y2 , '--σι' ) ; % Μπλε διακεκομμένη γραμμή
κρατηθείτε ;
Οι παραπάνω εντολές θα σχεδιάσουν δύο διαφορετικές καμπύλες που περιέχουν διαφορετικά στυλ γραμμής και μοναδικά χρώματα. Και οι δύο εντολές κρατήματος θα εξασφαλίσουν την γραφική παράσταση και των δύο καμπυλών στο ίδιο σχήμα.
Προσθήκη τίτλων και ετικετών
Για να κάνουμε τα σχέδια πιο κατατοπιστικά, μπορούμε να προσθέσουμε τίτλους και ετικέτες στους άξονες. Το MATLAB παρέχει λειτουργίες όπως τίτλος , xlabel , και ylabel για το σκοπό αυτό.
Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
Χ = 1 : 10 ;και = χ.^ 2 ;
οικόπεδο ( Χ , και ) ;
τίτλος ( 'Plot of x^2' ) ;
xlabel ( 'Χ' ) ;
ylabel ( 'και' ) ;
Χρησιμοποιώντας αυτές τις συναρτήσεις, προσθέτουμε έναν τίτλο στην γραφική παράσταση και επισημαίνουμε τους άξονες x και y ανάλογα.
Ρύθμιση αξόνων
Μερικές φορές, τα προεπιλεγμένα όρια αξόνων και τα σημάδια επιλογής μπορεί να μην είναι κατάλληλα για δεδομένα. Το MATLAB μας επιτρέπει να προσαρμόσουμε το εύρος των αξόνων και τα σημάδια επιλογής χρησιμοποιώντας λειτουργίες όπως xlim , ανώτερος , xticks , και yticks .
Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα:
Χ = 1 : 10 ;και = χ.^ 2 ;
οικόπεδο ( Χ , και ) ;
xlim ( [ 0 , 12 ] ) ; % Ορίστε όρια του άξονα x
ανώτερος ( [ 0 , 120 ] ) ; % Ορίστε όρια του άξονα y
xticks ( 0 : 2 : 12 ) ; % Ορίστε τα σημάδια του άξονα x
yticks ( 0 : είκοσι : 120 ) ; % Ορίστε τα σημάδια του άξονα y
Σε αυτόν τον κωδικό, προσαρμόζουμε τα όρια των αξόνων και καθορίζουμε τα σημάδια και για τους δύο άξονες.
Προηγμένες τεχνικές σχεδίασης
Υποοικόπεδα
Στο MATLAB, τα υπογραφικά μας επιτρέπουν να δημιουργήσουμε πολλαπλά διαγράμματα μέσα σε ένα μόνο σχήμα. Οι υπογραφές μας επιτρέπουν να οπτικοποιούμε και να συγκρίνουμε πολλαπλά σύνολα δεδομένων ταυτόχρονα. Αυτή η συνάρτηση διαιρεί τα στοιχεία σε υπογραφές.
Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
Χ = 1 : 10 ;y1 = χ.^ 2 ;
y2 = χ.^ 3 ;
υποπλοκή ( 1 , 2 , 1 ) ; % Δημιουργήστε ένα πλέγμα 1x2 με δευτερεύοντα οικόπεδα , επιλέγω η πρώτη υποπλοκή
οικόπεδο ( Χ , y1 ) ;
τίτλος ( 'Plot of x^2' ) ;
υποπλοκή ( 1 , 2 , 2 ) ; % Επιλέξτε το δεύτερο υπογραφικό
οικόπεδο ( Χ , y2 ) ;
τίτλος ( 'Plot of x^3' ) ;
Σε αυτό το παράδειγμα, δημιουργούμε ένα σχήμα με δύο υπογραφικά, το καθένα εμφανίζει διαφορετική καμπύλη.
Πολλαπλά οικόπεδα σε ένα σχήμα
Εκτός από υπογραφές, μπορούμε επίσης να προσθέσουμε πολλαπλά διαγράμματα σε ένα μόνο σχήμα χρησιμοποιώντας την εντολή κράτησης. Αυτό μας επιτρέπει να επικαλύπτουμε διαφορετικά οικόπεδα το ένα πάνω στο άλλο. Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα:
Χ = 1 : 10 ;y1 = χ.^ 2 ;
y2 = χ.^ 3 ;
οικόπεδο ( Χ , y1 ) ;
περίμενε ;
οικόπεδο ( Χ , y2 ) ;
κρατηθείτε ;
Εδώ, και οι δύο καμπύλες σχεδιάζονται στο ίδιο σχήμα, παρέχοντας μια οπτική σύγκριση.
3D Οικόπεδα
Εκτός από τις γραφές 2D, το MATLAB προσφέρει ισχυρές δυνατότητες για τη δημιουργία τρισδιάστατων γραφικών. Αυτές οι γραφικές παραστάσεις βοηθούν στην οπτικοποίηση δεδομένων σε τρεις διαστάσεις, προσθέτοντας βάθος στις απεικονίσεις. Η συνάρτηση plot3 δημιουργεί τρισδιάστατα σχέδια.
Εξετάστε το ακόλουθο παράδειγμα:
t = linspace ( 0 , 10 *πι , 100 ) ;Χ = cos ( t ) ;
και = χωρίς ( t ) ;
Με = t ;
οικόπεδο 3 ( Χ , και , Με ) ;
τίτλος ( '3D Plot' ) ;
xlabel ( 'Χ' ) ;
ylabel ( 'και' ) ;
zlabel ( 'Με' ) ;
Σε αυτόν τον κώδικα, δημιουργούμε μια τρισδιάστατη γραφική παράσταση καθορίζοντας τις συντεταγμένες x, y και z. Η γραφική παράσταση που προκύπτει αναπαριστά μια έλικα σε τρισδιάστατο χώρο.
Οικόπεδα περιγράμματος
Τα διαγράμματα περιγράμματος είναι χρήσιμα για την οπτικοποίηση τρισδιάστατων δεδομένων σε ένα δισδιάστατο επίπεδο. Το MATLAB παρέχει τις λειτουργίες περιγράμματος για τη δημιουργία γραφικών περιγράμματος.
Εδώ είναι ένα παράδειγμα:
Χ = linspace ( - 2 , 2 , 100 ) ;και = linspace ( - 2 , 2 , 100 ) ;
[ Χ , ΚΑΙ ] = meshgrid ( Χ , και ) ;
ΜΕ = X.^ 2 +Y.^ 2 ;
περίγραμμα ( Χ , ΚΑΙ , ΜΕ ) ;
τίτλος ( 'Οικόπεδο περιγράμματος' ) ;
xlabel ( 'Χ' ) ;
ylabel ( 'και' ) ;
Σε αυτό το παράδειγμα, δημιουργούμε μια γραφική παράσταση περιγράμματος της συνάρτησης z = x^2 + y^2. Η γραφική παράσταση που προκύπτει δείχνει γραμμές περιγράμματος που αντιπροσωπεύουν τις τιμές της συνάρτησης.
συμπέρασμα
Το MATLAB παρέχει τρόπους για τη σχεδίαση σημείων δεδομένων και τη δημιουργία ενημερωτικών απεικονίσεων. Ακολουθώντας τα βήματα που περιγράφονται σε αυτό το άρθρο, μπορούμε να σχεδιάσουμε αποτελεσματικά σημεία, να προσαρμόσουμε τα οικόπεδα και να εξερευνήσουμε προηγμένες τεχνικές, όπως υπογραφές, τρισδιάστατες γραφές και γραφικά περιγράμματος. Διαβάστε το παραπάνω άρθρο για να μάθετε τη σχεδίαση στο MATLAB. Αυτό θα σας βοηθήσει να αναλύσετε οπτικά τα δεδομένα και να δημιουργήσετε ανάλογα αποτελέσματα.