Часть 2. Визуализация результатов вычислений

§ 2.8. Особенности графической подсистемы matlab

Одно из достоинств системы MATLAB – обилие средств графики, начиная от команд построения простых графиков функций одной переменной в декартовой системе координат и заканчивая комбинированными и презентационными графиками с элементами анимации, а также средствами проектирования графического пользовательского интерфейса (GUI).

Для визуализации результатов вычислений в системе MATLAB широко используется машинная графика (компьютерная графика). В MATLAB имеется графика двух типов:

– обычная двумерная или трехмерная растровая графика (высокоуровневая графика);

– специальная дескрипторная графика.

Будем рассматривать ниже обычную графику. С ней связано представление о графических объектах, имеющих определенные свойства. В большинстве случаев об объектах можно забыть, если, разумеется, не решаются задачи, связанные с объектно-ориентированным программированием графических задач. Это связано с тем, что подавляющее большинство команд высокоуровневой графики, ориентированной на конечного пользователя автоматически устанавливают свойства графических объектов и обеспечивают воспроизведение графики в нужной системе координат, палитре цветов, масштабе и т.д. Применение графики MATLAB практически исключает необходимость в сложных математических вычислениях и нетривиальных программно-алгоритмических решениях, обычно необходимых в целом ряде языков программирования. Средства графики в новых версиях системы MATLAB постоянно дополняются.

На более низком уровне для решения задач используется ориентированная на опытного программиста дескрипторная графика (Handle Graphics), при которой каждому графическому объекту ставится в соответствие особое описание – дескриптор (описатель; перевод с английского языка – handles), на который возможны ссылки при использовании графического объекта. Дескрипторная графика позволяет осуществлять визуальное программирование объектов пользовательского интерфейса – управляющих кнопок, текстовых панелей и т.п.

§ 2.9. Построение графиков функций одной переменной

2.9.1. Простые графики в декартовой системе координат.

Одним из традиционных способов визуализации результатов вычислений является построение графиков различных функций. MATLAB предоставляет своим пользователям достаточно гибкие средства построения и редактирования графиков плоских и пространственных кривых, трехмерных поверхностей и некоторых геометрических фигур. Изучение графических возможностей системы начнем со знакомства с основными приемами работы с высокоуровневой графикой, так как она не требует от пользователя понимания всех тонкостей использования дискрипторной графики.

В качестве примера рассмотрим график функции , зависящей от одной переменной (рис. 2.9.1) на интервале , выполнив для этого следующую последовательность команд:

>> x=0:0.01:2*pi;

>> y=cos(x);

>> plot(x,y)

Иными словами, для того, чтобы построить график функции достаточно тем или иным способом сформировать два вектора одинаковой размерности – вектор значений аргументов и вектор соответствующих значений функции, после чего обратиться к команде (процедуре) plot.

На рис. 2.9.1 видно, что MATLAB создал графический объект в специальном перемещаемом и масштабируемом графическом окне, имеющем заголовок “Figure 1”, произведя соответствующее масштабирование и разметку по обеим координатам. Данное окно имеет собственную панель меню и панель (линейку) инструментов. Собственно сам график функции получен посредством соединения смежных точек табулирования отрезками прямых (т.е. с использованием линейной интерполяции). Чем меньше точек, использовалось бы на этапе табуляции, тем заметнее была бы заметна кусочно-линейная структура графика.

Выполнив следующие команды:

>> x=0:0.01:2*pi;

>> z=sin(x);

>> plot(x,z)

при открытом графическом окне можно получить новый график (рис. 2.9.2), заменяющий предыдущую зависимость.

Для построения нового графика в новом окне необходимо перед обращением к команде (функции, процедуре) plot предварительно задать команду figure(2), которая создает новое графическое окно:

>> figure(2); plot(x,z);

Рис. 2.9.1. График функции на интервале .

Рис. 2.9.2. График функции на интервале .