Построим теперь на этих осях графики двух функций красным и зеленым цветами, обратившись к plot с выходным аргументом, в который будет записано значение указателя на линию:
x = -3:0.1:3;
f = sin(x.^2);
g = sin(x).^2;
hL1 = plot(x, f, 'r')
hold on
hL2 = plot(x, g, 'g')
После выполнения приложением некоторых действий может оказаться, что график первой функции не нужен и его следует удалить. Для этого достаточно воспользоваться функцией delete, которая удаляет графический объект с заданным указателем:
delete(hL1)
График первой функции удалился.
Для дальнейшего построения графиков на осях c указателем hA1 в любом месте программы достаточно сделать их текущими
axes(hA1)
Очевидный вывод состоит в том, что очень полезно при создании графического объекта сохранять указатели на него в переменных - появляется возможность манипулировать объектами. Если в нашем примере удалить оси, то удалится и оставшаяся на них линия, поскольку в иерархии объектов линия является потомком осей и не может существовать отдельно от них:
delete(hA1)
Аналогичным образом, удаление графического окна вызовет исчезновение всех объектов, лежащих ниже в иерархии: осей, размещенных в этом окне, и всех принадлежащих им поверхностей и линий. Разумеется, объекты можно не только удалять при помощи delete, но и копировать, или осуществлять поиск одного или нескольких объектов с нужными свойствами.
Мы разобрали, как делать объект текущим, зная указатель на него. Обратная задача - получение указателя на текущий объект - решается с привлечением функции gco (сокращение от get current object):
hCO=gco
Эта функция позволяет определить, какой объект сделан текущим, скажем щелчком мыши. Для получения указателя на текущие оси, и графическое окно служат две функции: gca (сокращение от get current axes) и gcf (сокращение от get current figure), соответственно. Их можно использовать, например, для установки значений свойствам только что созданных осей или графического окна.
Обратимся теперь к основным свойствам графических объектов и их использованию для организации графического вывода.
Доступ к значениям свойств графических объектов
Для задания значений свойствам графических объектов служит функция set, которая вызывается от указателя на объект, и пары 'НазваниеСвойства' - значение:
set(h, 'НазваниеСвойства', значение)
или от нескольких пар для установки значений ряду свойств:
set(h, 'НазваниеСвойства1', значение1, 'НазваниеСвойства2', значение2,:)
Приведем простой пример: требуется установить определенную толщину (5пт) линии графика, построенного в некотором месте программы при помощи функции plot:
hL = plot(x,y)
Знание указателя на линию hL и название соответствующего свойства LineWidth позволяет легко решить эту задачу:
set(hL, 'LineWidth',5)
Нередко возникает и обратная задача - получить значение того или иного свойства графического объекта. Для этих целей предназначена функция get, которая вызывается от указателя на интересующий объект и названия свойства. Ее выходным аргументом является значение данного свойства.
Предположим, что в предыдущем примере необходимо не просто установить заданную толщину линии, а увеличить ее на 2пт. Для этого выясняется текущая толщина, увеличивается на 2пт и задается в качестве нового значения свойства LineWidth:
W = get(hL, 'LineWidth')
set(hL, 'LineWidth', W+2)
Графические объекты обладают достаточно большими наборами свойств, описание свойств всех графических объектов будет размещаться в разделе "Справочник свойств графических объектов". Обсудим использование ряда свойств на примерах.
Свойства осей
Предположим, приложение должно разместить в графическом окне три пары осей так, как показано на рис. 2.
Рис. 2. Графическое окно с тремя парами осей
Создадим графическое окно, сохранив указатель на него в переменной hF:
hF = figure
затем первую пару осей
hA1 = axes
Расположим оси с указателем hA1 вверху окна, прибегнув к их свойству Position. Его значением является вектор из четырех чисел [x y width height], где
· x - абсцисса левого нижнего угла осей;
· y - ордината левого нижнего угла осей;
· width - ширина осей;
· height - высота осей.
Эти величины задаются в системе координат графического окна с началом в его левом нижнем углу. Единицы измерений по умолчанию являются нормализованными, т. е. как высота, так и ширина графического окна полагаются равными единице (можно выбрать и другие единицы измерений). Изменим теперь значение свойства Position осей с указателем hA:
set(hA1, 'Position', [0.1 0.6 0.8 0.3])
Аналогичным образом создадим еще две пары осей и установим их свойство Position в подходящие значения:
hA2 = axes
set(hA2, 'Position', [0.1 0.1 0.3 0.3]);
hA3 = axes
set(hA3, 'Position', [0.6 0.1 0.3 0.3]);
В результате получаем графическое окно, приведенное на рис. 2, и указатели hF, hA1, hA2, hA3 на все созданные графические объекты. Эти указатели следует использовать перед выводом на оси, делая нужную пару осей текущей, например
axes(hA2)
plot(x, y)
MatLab допускает достаточно гибкое управление положением осей. Так, привлечение свойства OuterPosition позволяет избежать выхода заголовка и подписей к осям за пределы графического окна. Его значением является вектор из четырех элементов [x y width height], смысл которых такой же, как и у свойства Position. Отличие поясняет рис. 4.
Рис.4. Отличие Position от OuterPosition
Задание пределов трехмерных осей ничем не отличается от случая двумерных, координаты нижнего левого угла, ширина и высота указываются для прямоугольника, ограничивающего их проекцию на графическое окно.
При изменении размеров графического окна, размеры осей изменяются автоматически. Способ изменения размеров осей может быть основан либо на значении свойства Position, либо OuterPosition - в зависимости от значения свойства ActivePositionProperty: 'outerposition' (по умолчанию), либо 'position'.
Примечание
Для быстрого набора приведенных команд в командной строке MatLab 7 Вы можете использовать клавишу Tab, например Вы напечатали set(hA,'P и нажали Tab - появляется всплывающая подсказка с одним из возможных вариантов продолжения команды, в которой стрелками или мышью выбирается нужная строка.
Масштабы осей несколько отличаются, но иногда удобно задать равные масштабы, например при рисовании круга. За соотношение масштабов осей отвечают: свойство DataAspectRatio и сопутствующее ему DataAspectRatioMode. Если значением DataAspectRatioMode является 'auto', то соотношение выбирается автоматически так, чтобы оси занимали бόльшую площадь. Установка свойства DataAspectRatioMode в 'manual' означает, что соотношение масштабов будет определятся значением DataAspectRatio. Требуемое соотношение масштабов по осям x, y и z определяется вектором из трех элементов, который задается в качестве значения свойства DataAspectRatio (при этом свойство DataAspectRatioMode автоматически устанавливается в 'manual') При желании, можно вернуться к автоматическому выбору масштаба, установив DataAspectRatioMode в 'auto'. Мы обсудили сейчас характерную ситуацию для тех свойств, которые подбираются автоматически для получения лучшего вида графика с учетом отображаемых данных. Эти свойства снабжены сопутствующими, их имена оканчиваются словом Mode. Таких свойств достаточно много, они отвечают за управление камерой для обзора трехмерных объектов, сетку, разметку координатных осей, их пределы.
Для задания соотношений размеров осей предназначено свойства PlotBoxAspectRatio и PlotBoxAspectRatioMode. Значением свойства PlotBoxAspectRatio должен быть вектор из трех элементов с относительными размерами осей, а PlotBoxAspectRatioMode принимает значение 'auto' либо 'manual'.
Очевидно, что не всегда значения свойств Position (или OuterPosition), DataAspectRatio, PlotBoxAspectRatio и пределы осей будут согласованы. В разделе "Справочник свойств графических объектов" в подразделе "Свойства осей" приведено взаимное согласование этих и других свойств, отвечающих за размеры и положение осей. Кроме того, если ширина и высота, указанные в Position или OuterPosition не согласуются с PlotBoxAspectRatio, то оси занимают максимальную площадь в выделенном для них прямоугольнике с учетом заданных относительных размеров.
Названия ряда свойств осей начинаются с одной из букв X, Y, Z. Эти свойства служат для задания вида каждой оси по отдельности. Наличие сетки на осях определяется значениями свойств XGrid, YGrid и ZGrid. Эти свойства могут принимать только два значения 'on' или 'off' (установлено по умолчанию). Отобразим, в нашем примере (см. рис. 2) на верхних осях линии сетки, перпендикулярные оси y:
set(hA1, 'YGrid', 'on')
Для отображения линий сетки по обеим направлениям в каждой из нижних пар осей последовательно вызваем set:
set(hA2, 'XGrid', 'on', 'YGrid', 'on')
set(hA3, 'XGrid', 'on', 'YGrid', 'on')
Можно было воспользоваться тем, что допускается задание вектора указателей на объекты в качестве первого входного аргумента функции set, и применить только одно обращение:
set([hA2 hA3], 'XGrid', 'on', 'YGrid', 'on')
Линии сетки совпадают с координатами разметки соответствующей оси, которая выбирается автоматически. Для задания координат разметки осей x, y и z служат, соответственно, свойства XTick, YTick и ZTick, значениями которых является вектор возрастающих значений координат, или пустой массив [], если требуется скрыть разметку:
set(hA1, 'XTick', 0:0.05:1)
set(hA1, 'YTick', [])
Как только координаты разметки оси x заданы, автоматический режим их выбора выключается. При этом свойство XTickMode, сопутствующее XTick, принимает значение 'manual'. Для перехода к автоматической разметки осей, следует установить свойству XTickMode значение 'auto' при помощи функции set. Аналогичные свойства YTickMode и ZTickMode связаны со свойствами YTick и ZTick. Числовые подписи к разметке можно заменить на текстовые, задействуя свойства XTickLabel, YTickLabel, ZTickLabel, XTickLabelMode, YTickLabelMode и ZTickLabelMode.
Линии сетки не обязательно должны отображаться штриховыми линиями. Тип линии зависит от значения свойства GridLineStyle: '-' (сплошная), '--' (штриховая), ':' (пунктирная), '-.' (штрихпунктирная) или 'none' (отсутствие линий).
Кроме основной сетки, можно нанести вспомогательную, например так, как на рис. 4. Ее вид определяется свойствами, названия которых отличаются словом Minor от названия соответствующих свойств основной сетки:
hF = figure
hA = axes
set(hA, 'XGrid', 'on', 'YGrid', 'on', 'GridLineStyle', '-')
set(hA, 'XMinorGrid', 'on', 'YMinorGrid', 'on')
Рис. 4. Основная и вспомогательная сетки
Пределы осей выбираются автоматически в зависимости от границ значений визуализируемых данных, если соответствующее свойство XLimMode, YLimMode, или ZLimMode имеет значение 'auto', либо задаются свойствами XLim, YLim, ZLim. Значениями этих свойств должен быть вектор из двух элементов с пределами соответствующей оси.
Выше было замечено, что расположение осей определяется рядом свойств, включая их относительные масштабы, относительные размеры и пределы. Для понимания этого, достаточно выполнить следующие команды и следить за состоянием осей:
t = 0:0.01:2*pi;
x = sin(t);
y = cos(t);
hA = axes;
plot(x, y)
set(hA, 'DataAspectRatio', [1 1 1])
set(hA, 'PlotBoxAspectRatio', [1 2 1])
set(hA, 'XLim', [-0.8 0.8])
set(hA, 'YLim', [-0.9 0.9])
Бывают случаи, когда требуется осуществить вывод, например поверхности, в графическое окно и не отображать оси так, как на рис. 5. Согласно иерархии объектов, поверхности являются потомками осей и не могут существовать без них. Но оси можно сделать невидимыми, установив их свойство Visible в значение 'off':
u = (-2*pi:0.1*pi:2*pi)';
v = -2*pi:0.1*pi:2*pi;
X = 0.3*u*cos(v);
Y = 0.3*u*sin(v);
Z = 0.3*u*ones(size(v));
hF = figure
hA = axes
surf(X, Y, Z)
set(hA, 'Visible', 'off')
Рис. 5. Использование невидимых осей для вывода в графическое окно
Одновременное задание размеров невидимых осей, совпадающих с размерами графического окна, дает возможность осуществлять вывод в любое место графического окна.
Мы рассмотрели некоторые свойства осей и установку их значений при помощи set. Если требуется создать оси определенного вида, то пары 'НазваниеСвойства' - значение можно указывать в качестве входных аргументов функции axes, но указатель на оси лучше сохранить - он может понадобиться впоследствии для изменения значений свойств осей:
hA = axes('XGrid', 'on', 'GridLineStyle', '-', 'XMinorGrid', 'on')
Сгруппированные по назначению свойства осей приведены в разделе "Справочник свойств графических объектов". Они предоставляют полный доступ к свойствам осей и позволяют изменять их вид по своему усмотрению, например так, как на рис 6:
Рис. 6. Пример изменения свойств осей
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1. Индивидульные задания выдаются преподавателем.
ЛИТЕРАТУРА
1.https://matlab.exponenta.ru/gui/index.php