第18组+综合实验一——基于MATLAB的图形可视化

实 验 报 告

课程名称 数学实验与数学软件 实验项目名称 基于MATLAB的图形可视化 设计团队组号 2组 设计团队成员姓名及学号 邓芳磊/162090143，张家恺/162090147，程昊/162090149 实验时间 2018年10月17日至 2018 年10月24日 指导教师吕喜明 职称 副教授 经济管理实验实训中心制

一、实验设计方案

小组合作：是○否○ 成员：邓芳磊 张家恺 程昊 实验地点、实验平台 经济管理实验实训中心、MATLAB2014a+office 2016 1、实验目的 学会综合地运用MATLAB绘图工具箱进行二维、三维图形绘制的程序设计； 掌握MATLAB二维绘图命令plot的使用方法；掌握二维绘图基本元素的属性控制；掌握二维绘图的一般步骤；掌握二维图形标题与注释的添加；掌握特殊二维图形的绘制； 掌握MATLAB三维绘图命令的使用方法；掌握三维绘图的属性控制；掌握三维绘图的一般步骤；掌握特殊三维图形的绘制。 2、实验设备、软件、材料及所用基本知识点 预装了MATLAB2014a+office 2014的标准化机房。 3、实验思路（实验内容、数据处理方法及实验步骤等） 1）二维基本绘图 在子图窗口于错误!不能通过编辑域代码创建对象。上分别用你喜欢的颜色和线型绘制yx,ycosx2, yarctan(3x2),yex 的 图形,并给出图例及相关标注. 【程序代码】 x=0:0.03:6*pi; y1=sqrt(x); y2=cos(x.^2); y3=atan(3.*x+2); y4=exp(x); subplot(2,2,1);plot(x,y1,'bp'); title('sqrt(x)'); legend('sqrt(x)'); subplot(2,2,2);plot(x,y2,'k*'); title('cos(x^2)'); legend('cos(x^2)'); subplot(2,2,3);plot(x,y3,'ro'); title('atan(3*+2)'); legend('atan(3*+2)') subplot(2,2,4);plot(x,y4,'y+') title('exp(x)'); legend('exp(x)') xlabel('x'),ylabel('y') 3

grid off axis on 2）二维高级绘图 根据下表给定数据，绘制4种不同的条形图。 2013-2017国际主要国家与中国双边贸易额 美国 日本 俄罗斯 173 95244 67955 69755 84436 2013 2014 2015 2016 2017 515986 312132 551236 312137 555650 278613 525377 275141 588678 303302 单位：百万美元 数据来源：https://data.imf.org/ 【程序代码】 x=2013:2017; y=[515986 312132 173;551236 312137 95244;555650 278613 67955;525377 275141 69755;588678 303302 84436]; subplot(2,2,1),bar(x,y,'stacked');% xlabel('x'),ylabel('\\sigma y'); legend('美国','日本','俄罗斯'); subplot(2,2,2),bar(x,y,'grouped');% xlabel('x'),ylabel('y'); legend('美国','日本','俄罗斯'); x=2013:2017; y=[515986 312132 173;551236 312137 95244;555650 278613 67955;525377 275141 69755;588678 303302 84436]; subplot(2,2,3),barh(x,y,'stacked');% xlabel('x'),ylabel('\\sigma y'); legend('美国','日本','俄罗斯'); subplot(2,2,4),barh(x,y,'grouped');% xlabel('x'),ylabel('y'); legend('美国','日本','俄罗斯'); 4

3）三维基本绘图 xsint1.利用plot3，将函数ycostzcos2t【程序代码】 clf t=(0:0.02:2)*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=cos(2.*t); plot3(x,y,z,'b-',x,y,z,'bd') view(-82,58); box on xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); legend('链','宝石','location','best') title('蓝宝石项链') t0,2的三维曲线制作成一串蓝宝石项链. sin（3x2y2）2.在子图窗口，分别在[-7,7;-7,7]上绘制z的三维曲面图、带22xy等高线三维曲面图、带光照阴影的三维曲面图. 【程序代码】 clf x=-7:0.8:7;y=x; [X,Y]=meshgrid(x,y); R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps; Z=sin(3.*R)./R; subplot(1,3,1);surf(X,Y,Z); subplot(1,3,2);surfc(X,Y,Z); subplot(1,3,3);surfl(X,Y,Z); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z') axis on 4）三维高级绘图 绘制大小各异的一对同心柱体，运用三维绘图的各种修饰手段，制作一个具有镂空效果的同心柱体. 【程序代码】 clf 5

t=0:pi/10:2*pi; [X0,Y0,Z0]=cylinder(5+cos(t),100); X=3*X0;Y=3*Y0;Z=Z0; surf(X0,Y0,10*Z0); shading interp hold on mesh(X,Y,10*Z); colormap(hot) hold off hidden off axis equal axis off 5）能力拓展 从网络或参考资料上收集并整理3个具有新意且与所学内容、专业知识密切相关的MATLAB程序并运行其结果（请注明网址或出处）. 【程序代码1】 clear; x=[1 2 3 4 5 6 7 8];% % training20_testing50 % y1=[69 33 90 95 96 94 100 73]; % y2=[94 67 88 93 98 85 100 77]; % training10_testing50 y1=[60 51 83 69 96 61 100 61]; y2=[92 46 63 95 98 98 60]; y_all=[y1;y2]'; bar(x,y_all) title(' 10-Training and 50-Testing') xlabel('Class') ylabel('Accuracy') legend('SVM','NN',2) set(gca,'xticklabel',{'Hyt','Maple','Su','Zm','Bob','Hly','Hhf','Yq'}6

); 【网址1】 https://blog.csdn.net/it_beecoder/article/details/80168242 【程序代码2】 f=@(x,y,z)(x.^2+ (9./4).*y.^2 + z.^2 - 1).^3 - x.^2.*z.^3 - (9./80).*y.^2.*z.^3; [x,y,z]=meshgrid(linspace(-1.5,1.5)); val=f(x,y,z); isosurface(x,y,z,val,0); axis equal;view(3);colormap([1 0.2 0.2]) 【网址2】 https://blog.csdn.net/robert_chen1988/article/details/53123462 【程序代码3】 t=0:0.1:20; i=(1:200); %这里只是画了一个点'*'而已， 因为i取值为1. h=plot3(sin(t(i)),cos(t(i)),t(i),'*','erasemode','none'); grid on % 网格化：即显示坐标轴中的网格，一般三维坐标都要使用 axis([-2 2 -2 2 0 35]) %指三维的坐标轴分别的长度 title('123'); 【网址3】 https://blog.csdn.net/songjs19931206/article/details/43482415 指导老师对实验设计方案的意见 实验内容符合要求，实验方案设计合理，可以按照预定方案进行实验。 指导老师签名：吕喜明 2018年10月10日 7

二、实验结果与分析 1、实验数据及结果 1）二维基本绘图 在子图窗口于错误!不能通过编辑域代码创建对象。上分别用你喜欢的颜色和线型绘制yx,ycosx2, yarctan(3x2),yex 的 图形,并给出图例及相关标注. 【实验结果】 sqrt(x)6sqrt(x)420.50-0.5510atan(3*+2)1.8atan(3*+2)1.61.41.21 051015201.510.50 0510x1520 21520-1 0x 108cos(x2) 1cos(x2) 0 0510exp(x)1520 exp(x)y 2）二维高级绘图 根据下表给定数据，绘制4种不同的条形图。 2013-2017国际主要国家与中国双边贸易额 美国 日本 俄罗斯 173 95244 67955 69755 84436 2013 2014 2015 2016 2017 515986 312132 551236 312137 555650 278613 525377 275141 588678 303302 单位：百万美元 数据来源：https://data.imf.org/ 【实验结果】 8

10x 105 美国日本俄罗斯y6x 105 美国日本俄罗斯4 y520 20132014201520162017x 0 20132014201520162017x 20172016 y201520142013 05x美国日本俄罗斯y2017201620152014201310 02x美国日本俄罗斯4x 1065x 105 3）三维基本绘图 xsint1.利用plot3，将函数ycostzcos2t【实验结果】 t0,2的三维曲线制作成一串蓝宝石项链. 蓝宝石项链 链宝石110.50.50-0.5-11 0.50y-0.5-1-0.5x-10z 9

sin（3x2y2）2.在子图窗口，分别在[-7,7;-7,7]上绘制z的三维曲面图、带等高线22xy三维曲面图、带光照阴影的三维曲面图. 【实验结果】 4）三维高级绘图 绘制大小各异的一对同心柱体，运用三维绘图的各种修饰手段，制作一个具有镂空效果的同心柱体. 【实验结果】 10

5）能力拓展 【实验结果一】 【实验结果二】 11

【实验结果三】 2、对实验结果的分析与讨论 通过对MATLAB绘图工具的学习与操作,掌握了对二维、三维基本图形的绘制的一12

般步骤,对于二维图形标题与注释的添加可以熟练操作,同时基本掌握了二维、三维特殊图形的绘制。了解了函数图形问题在Matlab中的操作，可以利用Matlab解决有关实际问题。 3、实验总结 ⑴ 本次实验成败之处及其原因分析 成功之处：可以根据老师课上的讲解和已有例题的操作过程顺利地完成本次实验报告的有关题目，加深了对于matlab的理解，可以更好地解决实际问题。失败之处：在完成实验报告的过程中很难脱离课件，不能熟练地掌握matlab的有关公式。对于基本知识的熟练度有待提高。 ⑵本实验的关键环节及改进措施 ①做好本实验需要把握的关键环节 输入数据和公式一定要细致准确，对于matlab基本操作需要熟练掌握，运用到的有关公式的内涵要有深刻理解。确保做的每一步都正确，最终得到正确的操作结果。 ②若重做本实验，为实现预期效果，软硬件操作和实验步骤应如何改善 首先要正确认知matlab的基础操作理念，对于基本公式要熟练准确的掌握。在上机操作过程中对于公式的运用和实现与要有精准的把握，需要多加练习强化，确保知道代码的含义而不会出现操作偏差。 ⑵ 对实验的自我评价： 通过本次matlab实验报告学习使我们对于matlab有了一个全新的认知，对于有关的操作和命令的使用有了更好地掌握，同时对运用matlab的处理实际问题的能力有了更高的飞跃。此外本次试验报告通过小组合作完成增强力了动手能力和团队协作能力，提高了团队意识。 13

指导老师评语及得分： 成绩： 指导教师签字： 2018年10月 日

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