Теоретические основы работы. Высокоуровневая графика системы программирования matlab позволяет пользователю получать результаты вычислений в графическом виде

Высокоуровневая графика системы программирования MATLAB позволяет пользователю получать результаты вычислений в графическом виде. Среда MATLAB обладает развитыми возможностями визуализации и позволяет строить двухмерные и трехмерные графики функций, заданных в аналитическом виде, в виде векторов и матриц; дает возможность построения множества функций на одном графике; позволяет представлять графики разными цветами, типами точек и линий. Система способна также строить диаграммы, гистограммы и графики специальных функций, как в декартовой системе координат, так и в полярной системе координат.

 

Построение диаграмм и гистограмм в среде MATLAB

Наглядным способом представления векторных и матричных данных является построение диаграмм и гистограмм. Значение элемента вектора пропорционально высоте столбика диаграммы в случае построения столбчатой диаграммы или площади сектора для круговой диаграммы. Гистограмма используется для получения информации о распределении данных по заданным интервалам и представляет собой графическое изображение зависимости частоты попадания элементов выборкив определенный диапазон значений от соответствующего интервала группировки.

 

Представление векторных данных

Для построения диаграммы в среде MATLAB используется функция bar, имеющая следующий синтаксис:

Bar(coord, data, a)

где: coord – вектор с координатами точки разметки, data –вектор значений, которые требуется отобразить на диаграмме, а – параметр, определяющий ширину столбца диаграммы, по умолчанию равен 0,8.

Функция bar может иметь только один входной аргумент, являющийся вектором значений, отображаемых на диаграмме. Аргументом функции может быть как вектор-строка, так и вектор-столбец.

Функция barh позволяет строить горизонтальную столбчатую диаграмму. Для построения объемных диаграмм применяется функция bar3. Синтаксис использования функция barh и bar3 аналогичен синтаксису функции bar.

Для построения круговой диаграммы используется функция pie, имеющая следующий синтаксис:

Pie(data, parts)

где: data – вектор значений, которые требуется отобразить на круговой диаграмме, parts –аргумент, определяющий номер сектора круговой диаграммы, который необходимо отодвинуть от основного круга диаграммы, представляет собой вектор, состоящий из нуля и единиц, причем единица должна находиться в позиции, соответствующей номеру отделяемой части.

При построении круговой диаграммы в среде MATLAB происходит нормировка значений входного вектор, если сумма значений вектора превышает единицу. В том случае, если сумма значений меньше единицы, нормировка не происходит и строится круговая диаграмма с пропущенным сектором.

Для построения трехмерной круговой диаграммы используется функция pie3 с аналогичным функции pie синтаксисом.

Для построения гистограмм в среде MATLAB существует функция hist, имеющая следующий синтаксис:

Hist(data, N)

где: data –входной вектор данных, значения которых требуется отобразить на гистограмме, N –число интервалов разбиения, по умолчанию равно 10.

Зачастую вместо автоматического разбиения на равные интервалы удобнее использовать собственное разбиение, для этого необходимо использовать следующий синтаксис функции hist:

Hist(data, centers)

где: data –входной вектор данных, значения которых требуется отобразить на гистограмме, centers –вектор, содержащий значения центров интервалов разбиения.

Для построения гистограммы по заданным значениям границ интервалов используется функция histc в сочетании с функцией bar. Функция histc имеет следующий синтаксис:

count=histc(data, interval)

где: data –входной вектор данных, значения которых требуется отобразить на гистограмме, interval – вектор, содержащий границы интервалов разбиения, count – выходной вектор, содержащий число величин, попавших в заданные интервалы.

Для построения гистограммы по заданным значениям границ интервалов необходимо воспользоваться функцией bar следующим образом:

bar(interval, count, ‘histc’)

Функция hist может использоваться не только для построения гистограммы, но и для получения информации о распределении данных во входном векторе. Для этого необходимо задать функцию hist следующим образом:

[count, intervals]=hist(data, N)

где: data –входной вектор данных, N –число интервалов разбиения, count – вектор, значения элементов которого соответствуют числу элементов из входного вектора data,попавших в один из N интервалов, intervals – вектор значения элементовкоторого определяют границы интервалов разбиения.

Для построения угловых диаграмм в полярных координатах используется функция rose, входным аргументом которой является вектором значений в радианах. Угловые диаграммы дают наглядное представление о данных, связанных с измерениями направлений.

Представление матричных данных

Синтаксис функции bar, используемой для построения столбчатой диаграммы, для визуализации числовых значений, представленных в виде матрицы, не отличается от синтаксиса функции при оперировании с векторными массивами. В результате применения функции bar с входным аргументом в виде матрицы получается диаграмма сгруппированных данных. Количество групп данных равно числу строк матрицы, при этом каждая группа состоит из столбиков, количество которых равно числу столбцов матрицы.

Для построения диаграммы с накоплением используется функция bar с дополнительным входным аргументом:

bar(data, ‘stack’)

где: data –входной вектор данных.

Диаграмма с накоплением формируется из исходной диаграммы сгруппированных данных, путем суммирования числовых значений элементов в пределах каждой группы, при этом каждая группа изображается в виде одного столбика, состоящего из частей, высота каждой части соответствует вкладe каждой величины в сумму внутри группы.

Для построения диаграммы с областями используется функция имеющая синтаксис вида:

Area(data)

Диаграмма с областями находит свое применение при анализе изменяющихся величин и позволяет одновременно отслеживать значение вклада каждой величины в общую сумму.