MATLAB坐标轴设置完全指南：范围、刻度和标签的全方位控制
MATLAB坐标轴设置完全指南：范围、刻度和标签的全方位控制
在MATLAB中，对坐标轴的范围、刻度和标签进行精确控制是数据可视化的重要环节。本文将详细介绍如何使用MATLAB设置坐标轴范围、刻度值和标签，包括更改坐标轴范围、使用半自动坐标轴范围、还原默认范围、反转坐标轴方向、显示通过原点的轴线、更改刻度值位置和标签、旋转刻度标签、更改刻度标签格式以及使用标尺对象进行更精细的控制。
1. 指定坐标轴范围
您可以设置 x 轴、y 轴和 z 坐标轴范围，以控制数据在坐标区上的显示位置。您也可以更改 x 轴线和 y 轴线的显示位置（仅适用于二维绘图），或反转值沿每条轴递增的方向。
1.1 更改坐标轴范围
创建一个线图。使用xlim和ylim函数指定坐标轴范围。对于三维绘图，请使用zlim函数。将[min, max]形式的二元素向量传递给函数。
x = linspace(-10,10,200);
y = sin(4*x)./exp(x);
plot(x,y)
xlim([0 10])
ylim([-0.4 0.8])
1.2 使用半自动坐标轴范围
将 x 轴范围最大值设为 0，y 轴范围最小值设为 -1。其他范围则由 MATLAB 选择。对于自动计算的最小值或最小值范围，分别使用-inf或inf来表示。
[X,Y,Z] = peaks;
surf(X,Y,Z)
xlabel('x-axis')
ylabel('y-axis')
xlim([-inf 0])
ylim([-1 inf])
1.3 还原为默认范围
创建一个网格图并更改坐标轴范围，然后还原为默认范围。
[X,Y,Z] = peaks;
mesh(X,Y,Z)
xlim([-2 2])
ylim([-2 2])
zlim([-5 5])
xlim auto
ylim auto
zlim auto
1.4 反转坐标轴方向
通过设置Axes对象的XDir和YDir属性，可控制 x 轴和 y 轴值递增的方向。这些属性可以设置为'reverse'或'normal'（默认值）。使用gca命令可访问Axes对象。
stem(1:10)
ax = gca;
ax.XDir = 'reverse';
ax.YDir = 'reverse';
1.5 显示通过原点的轴线
默认情况下，x 轴和 y 轴沿坐标区的外边界显示。通过设置Axes对象的XAxisLocation和YAxisLocation属性来更改轴线位置，以使轴线在原点(0,0)处交叉。将XAxisLocation设置为'top'、'bottom'或'origin'。将YAxisLocation设置为'left'、'right'或'origin'。这些属性仅适用于二维视图中的坐标区。
x = linspace(-5,5);
y = sin(x);
plot(x,y)
ax = gca;
ax.XAxisLocation = 'origin';
ax.YAxisLocation = 'origin';
% 删除坐标区框轮廓。
box off
2. 指定坐标轴刻度值和标签
自定义沿坐标轴的刻度值和标签有助于突出显示数据的特定方面。以下示例说明一些常见的自定义，例如修改刻度值的放置位置、更改刻度标签的文本和格式，以及旋转刻度标签。
2.1 更改刻度值位置和标签
创建 x，将其指定为 200 个介于 -10 和 10 之间的线性间隔值。创建 x 的余弦函数 y。绘制数据图。
x = linspace(-10,10,200);
y = cos(x);
plot(x,y)
更改沿 x 轴和 y 轴的刻度值位置。将这些位置指定为一个由递增值组成的向量。这些值无需等距。
此外，还要更改沿 x 轴的每个刻度值关联的标签。并用一个字符向量元胞数组来指定刻度标签。要在标签中包含特殊字符或希腊字母，可使用 TeX 标记，例如用\pi表示π符号。
xticks([-3*pi -2*pi -pi 0 pi 2*pi 3*pi])
xticklabels({'-3\pi','-2\pi','-\pi','0','\pi','2\pi','3\pi'})
yticks([-1 -0.8 -0.2 0 0.2 0.8 1])
对于 R2016b 之前的版本，应使用Axes对象的XTick、XTickLabel、YTick和YTickLabel属性设置刻度值和标签。例如，将Axes对象赋予一个变量（如ax = gca）。然后使用圆点表示法设置XTick属性，例如ax.XTick = [-3*pi -2*pi -pi 0 pi 2*pi 3*pi]。对于 R2014b 之前的版本，应使用set函数设置此属性。
2.2 旋转刻度标签
创建散点图并沿每条轴旋转刻度标签。将此旋转指定为一个标量值。正值表示逆时针旋转。负值表示顺时 针旋转。
x = 1000*rand(40,1);
y = rand(40,1);
scatter(x,y)
xtickangle(45)
ytickangle(90)
对于 R2016b 之前的版本，使用Axes对象的XTickLabelRotation和YTickLabelRotation属性指定旋转。例如，将Axes对象赋予一个变量（如ax = gca）。然后使用圆点表示法设置XTickLabelRotation属性，例如ax.XTickLabelRotation = 45。
2.3 更改刻度标签格式
创建针状图并将沿 y 轴的刻度标签值显示为美元值。
profit = [20 40 50 40 50 60 70 60 70 60 60 70 80 90];
stem(profit)
xlim([0 15])
ytickformat('usd')
若要进一步控制格式，请指定一种自定义格式。例如，使用'%.1f'在 x 轴刻度标签中显示一个十进制值。
使用'\u00A3%.2f'将 y 轴刻度标签显示为英镑。选项\u00A3表示英镑符号的 Unicode 字符。有关指定自定义格式的详细信息，请参阅xtickformat函数。
xtickformat('%.1f')
ytickformat('\u00A3%.2f')
2.4 用于分别控制各个坐标轴的标尺对象
MATLAB 为每个坐标轴创建一个标尺对象。与所有图形对象一样，标尺对象也具有您可以查看和修改的属性。标尺对象允许您进一步分别控制 x 轴、y 轴或 z 轴的格式设置。可以通过Axes对象的XAxis、YAxis或ZAxis属性访问与特定坐标轴关联的标尺对象。标尺的类型取决于坐标轴上的数据类型。对于数值数据，MATLAB 创建NumericRuler对象。
ax = gca;
ax.XAxis
ans =
NumericRuler with properties:
Limits: [0 15]
Scale: 'linear'
Exponent: 0
TickValues: [0 5 10 15]
TickLabelFormat: '%.1f'
Show all properties
使用介于 -15,000 和 15,000 之间的 y 值绘制数据图。默认情况下，y 轴刻度标签使用指数记数法（指数值为 4，底数为 10）。将指数值更改为 2。设置与 y 轴关联的标尺对象的Exponent属性。通过Axes对象的YAxis属性访问标尺对象。指数标签和刻度标签会相应地进行更改。
x = linspace(0,5,1000);
y = 100*exp(x).*sin(20*x);
plot(x,y)
ax = gca;
ax.YAxis.Exponent = 2;
% 将指数值更改为 0，使刻度标签不使用指数记数法。
ax.YAxis.Exponent = 0;