MATLAB | 19a到22a之间都更新了哪些绘图新特性？

本期主要讲解一下从R2019a到R2022a版本MATLAB在绘图方面有了哪些实用的功能？

R2019a

19a.1 十六进制颜色可用

之前的版本中MATLAB的图形对象只能使用0-1范围内的RGB用于给图形对象赋予颜色，但自19a开始可以使用十六进制码对颜色进行赋值，例如：

t=linspace(0,4*pi,500);
y1=cos(t).^2;
y2=sin(t).^2./t;

hold on
area(t,y1,'FaceColor','#A94047','FaceAlpha',.6);
area(t,y2,'FaceColor','#004073','FaceAlpha',.6)
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19a.2 图形导出空白更少

使用坐标区工具栏导出裁剪更精确的坐标区
点击或轻按坐标区工具栏中的导出按钮，将坐标区保存为图像或 PDF 文件。保存的内容会围绕坐标区精确裁剪，尽可能减少留白。

如同所示，若将XTick\YTick设置为[]，将XColor\YColor设置为none则导出区域更小，只有图示矩形区域。

19a.3 可交互平行坐标图

更新了一个新的绘图函数parallelplot，用于绘制可交互的平行坐标图(parallel coordinates plot)：

outages=readtable('outages.csv');

coordvars=[1 3 4 6];
p=parallelplot(outages,'CoordinateVariables',coordvars,'GroupVariable','Cause');
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19a.4 实时编辑器控件

我在不得不知道的小技巧第二期提到过这玩意，在这再重述一遍叭：

这是一个更方便调整参数的模块。点击图示按钮即可插入各种类型的控件：

插入之后双击控件即可设置其属性：

举几个简单的例子(因为推送显示不了控件，因此给出的代码为无控件版本，请自行添加控件)：

蝴蝶线

a=3.5;
clc;cla;clf
x=linspace(0,2*pi,500);
hdl=polarplot(x,sin(x)+sin(a.*x).^3,'LineWidth',1.5);
ax=gca;ax.RTick=[];
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变色玫瑰花

clc;cla;clf
CMAP="parula";
[x,t]=meshgrid((0:24)./24,(0:0.5:575)./575.*20.*pi+4*pi);
p=(pi/2)*exp(-t./(8*pi));
change=sin(15*t)/150;
u=1-(1-mod(3.6*t,2*pi)./pi).^4./2+change;
y=2*(x.^2-x).^2.*sin(p);
r=u.*(x.*sin(p)+y.*cos(p));
h=u.*(x.*cos(p)-y.*sin(p));
surface(r.*cos(t),r.*sin(t),h,'EdgeAlpha',0.1,...
    'EdgeColor',[0 0 0],'FaceColor','interp')
colormap(CMAP)
grid on
view(45,45)
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旋转多边形

lenRatio=0.19;
numEdge=7;
numPolygon=14;

clc;cla;clf
theta=linspace(0,2*pi,numEdge+1);
X=cos(theta);X(end)=[];
Y=sin(theta);Y(end)=[];

fill(X,Y,[0,0,0],'FaceColor','none');
hold on;
axis equal
axis([-1,1,-1,1])

for i=1:numPolygon
    tX=[X(2:end),X(1)];
    tY=[Y(2:end),Y(1)];
    X=(tX-X).*lenRatio+X;
    Y=(tY-Y).*lenRatio+Y;
    fill(X,Y,[0,0,0],'FaceColor','none');
end
hold off
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R2019b

19b.1 自定义的图类

MATLAB很早之前就可以自定义类来绘图，不过这次开放功能后能够通过.运算更容易的修改属性和实时更新图形，官网给出一个例子：

classdef SmoothPlot < matlab.graphics.chartcontainer.ChartContainer
    properties
        XData (1,:) double = NaN
        YData (1,:) double = NaN
        SmoothColor (1,3) double {mustBeGreaterThanOrEqual(SmoothColor,0),...
            mustBeLessThanOrEqual(SmoothColor,1)} = [0.9290 0.6940 0.1250]
        SmoothWidth (1,1) double = 2
    end
    properties(Access = private,Transient,NonCopyable)
        OriginalLine (1,1) matlab.graphics.chart.primitive.Line
        SmoothLine (1,1) matlab.graphics.chart.primitive.Line
    end
    
    methods(Access = protected)
        function setup(obj)
            % Get the axes
            ax = getAxes(obj);
            
            % Create the orginal and smooth lines
            obj.OriginalLine = plot(ax,obj.XData,obj.YData,'LineStyle',':');
            hold(ax,'on')
            obj.SmoothLine = plot(ax,NaN,NaN,'LineStyle','-',...
                'Color',obj.SmoothColor,'LineWidth',obj.SmoothWidth);
            hold(ax,'off')
        end
        function update(obj)
            % Update line data
            obj.OriginalLine.XData = obj.XData;
            obj.OriginalLine.YData = obj.YData;
            obj.SmoothLine.XData = obj.XData;
            obj.SmoothLine.YData = createSmoothData(obj);
            
            % Update line color and width
            obj.SmoothLine.Color = obj.SmoothColor;
            obj.SmoothLine.LineWidth = obj.SmoothWidth;
        end
        function sm = createSmoothData(obj)
            % Calculate smoothed data
            v = ones(1,10)*0.1;
            sm = conv(obj.YData,v,'same');
        end
    end
end
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绘图：

x = 1:1:100;
y = 10*sin(x./5) + 8*sin(10.*x + 0.5);
c = SmoothPlot('XData',x,'YData',y);
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快速属性设置示例一：

c.YData=c.YData./x;
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快速属性设置示例二：

c.SmoothColor=[1,0,0];
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19b.2 更详细的子图布局

tiledlayout 和 nexttile 将会变为 subplot替代品，这个函数我也讲过了，在这篇推送中:https://mp.weixin.qq.com/s/oN0Dckn1k4Y5lha2iYH2Ng

使用该函数可以轻松搞定截断坐标轴、共用colorbar、取消子图空隙等一系列subplot难以做到的事情，以下给出基本代码，详细信息查看上述推送：

取消子图空隙

tl=tiledlayout(2,2);
tl.TileSpacing='none';
tl.Padding='none';

[X,Y,Z]=peaks;

% 坐标区域块 1
nexttile
surf(X,Y,Z)

% 坐标区域块 2
nexttile
contour(X,Y,Z,20)
grid on

% 坐标区域块 3
nexttile
imagesc(Z)

% 坐标区域块 4
nexttile
plot3(X,Y,Z)
grid on

title(tl,'[surf] [contour] [imagesc] [plot3] chart of peaks')
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共用colorbar

tl=tiledlayout(2,1);
tl.TileSpacing='tight';
tl.Padding='tight';

Z1=peaks;
Z2=membrane;

% 坐标区域块 1
nexttile
contourf(Z1,15)

% 坐标区域块 2
nexttile
contourf(Z2,10)

cb=colorbar;
cb.Layout.Tile='east';
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多个colorbar

% 随便生成点数据
x=1:15;
n=70*randn(1,15)+50;
y1=n+x.^2; 
y2=n-linspace(1,225,15);
sz1=rand(1,15);
sz2=rand(1,15);
c=linspace(1,10,15);

% 创建冬天风格色带的气泡图
t=tiledlayout(1,1);
ax1=axes(t); 
bubblechart(ax1,x,y1,sz1,c)
colormap(ax1,'winter')

% 创建秋天风格色带的气泡图
ax2=axes(t);
bubblechart(ax2,x,y2,sz2,c)
colormap(ax2,'autumn')
ax2.Visible='off'; % 隐藏第二个坐标区域好让俩气泡图显示在一起

% 让两个气泡图的坐标范围相同完美融合
linkaxes(t.Children)

% 创建俩colorbar
cb1=colorbar(ax1);
cb1.Layout.Tile = 'east';
cb1.Label.String = 'Time (s)';

cb2=colorbar(ax2);
cb2.Layout.Tile='east';
cb2.Label.String='Concentration (M)';
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截断坐标轴

% 绘制最底下的坐标区域
t=tiledlayout(1,2,'TileSpacing','compact');
bgAx=axes(t,'XTick',[],'YTick',[],'Box','off');
bgAx.Layout.TileSpan = [1 2];

% 生成数据
x=0:0.1:60;
y=4.*cos(x)./(x+2);

% 绘制[0,15]范围坐标区域
ax1=axes(t);
plot(ax1,x,y,'LineWidth',2)
xline(ax1,15,':');
ax1.Box='off';
xlim(ax1,[0 15])
xlabel(ax1,'First Interval')

% 绘制[45 60]范围坐标区域
ax2=axes(t);
ax2.Layout.Tile=2;
plot(ax2,x,y,'LineWidth',2)
xline(ax2,45,':');
ax2.YAxis.Visible='off';
ax2.Box='off';
xlim(ax2,[45 60])
xlabel(ax2,'Second Interval')

% 同步y轴坐标范围
linkaxes([ax1 ax2], 'y')
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19b.3 ColorOrder立刻生效

即使画完图后修改ColorOrder也会立刻生效：

x = linspace(-2*pi,2*pi);
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);

hold on
plot(x,y1,'LineWidth',2)
plot(x,y2,'LineWidth',2)
set(gca,'ColorOrder',[0,0,0;.3,.3,.4])
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19b.4 堆叠条组负条形

堆叠条组在零的下方显示负的条形，而不是重叠它们:

y = [2 -2 3; 2 5 -6; -2 8 -9; -2 11 12];
bar(y,'stacked')
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R2020a

20a.1 箱线图归并

之前只有下载了Statistics and Machine Learning Toolbox工具箱才能使用箱线图boxplot，归并后无需额外下载工具箱即可使用箱线图boxchart：

X1=[1:2:7,13];
Y1=randn(100,5)+sin(X1);

boxchart(Y1) 
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tbl = readtable('TemperatureData.csv');
monthOrder = {'January','February','March','April','May','June','July', ...
    'August','September','October','November','December'};
tbl.Month = categorical(tbl.Month,monthOrder);
boxchart(tbl.Month,tbl.TemperatureF,'GroupByColor',tbl.Year)
ylabel('Temperature (F)')
legend
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20a.2 颜色线形均可批量设置

不仅仅ColorOrder可设置立刻生效，LineStyleOrder 也可立刻生效：

x = linspace(0,7);
y = ones(length(x),9);
for i = 1:9
    y(:,i) = sin(x-i/5)';
end
plot(x,y,'LineWidth',1.5)

ax = gca;
ax.ColorOrder = [1 0.5 0; 0.5 0 1; 0 0.5 0.3];
ax.LineStyleOrder = {'-','--',':'};
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20a.3 图片保存

普天同情，终于有了可以将axes作为对象的图片存储函数，甚至app designer中的uiaxes中绘制的图形也可以靠这个函数保存，总算可以简单的实现使用一个按钮来存储app绘图了：
使用方式非常简单，举个例子：

plot(rand(5,5),'LineWidth',3)
ax = gca;
exportgraphics(ax,'LinePlot.jpg')
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关于使用按钮存储app图形官网给出了一个简单的示例：

function saveapp
f = uifigure;
ax = uiaxes(f,'Position',[25 25 400 375]);
plot(ax,[0 0.3 0.1 0.6 0.4 1])
b = uibutton(f,'Position',[435 200 90 30],'Text','Save Plot');
b.ButtonPushedFcn = @buttoncallback;

    function buttoncallback(~,~)
        filter = {'*.jpg';'*.png';'*.tif';'*.pdf';'*.eps'};
        [filename,filepath] = uiputfile(filter);
        if ischar(filename)
            exportgraphics(ax,[filepath filename]);
        end
    end
end
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R2020b

20b.1 更丰富气泡图

使用bubblechart3 在三维笛卡尔空间中创建气泡图。使用polarbubblechart函数在极坐标中创建气泡图：

x = rand(1,20);
y = rand(1,20);
z = rand(1,20);
sz = rand(1,20);
bubblechart3(x,y,z,sz);
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th = linspace(0,2*pi,10);
r = rand(1,10);
sz = rand(1,10);
polarbubblechart(th,r,sz);
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使用bubblelegend创建气泡图图例：

x = 1:10;
y = exp(-0.5*x) +  .05 * randn(1,10);
sz = randi([20 500],[1,10]);
bubblechart(x,y,sz)
bubblelegend('Population')
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20b.2 抖动散点图

使用swarmchart绘制抖动散点图：

x1 = ones(1,500);
x2 = 2 * ones(1,500);
x3 = 3 * ones(1,500);
y1 = 2 * randn(1,500);
y2 = [randn(1,250) randn(1,250) + 4];
y3 = 5 * randn(1,500) + 5;

hold on
swarmchart(x1,y1,15)
swarmchart(x2,y2,15)
swarmchart(x3,y3,15)
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20b.3 半透明散点图

边缘和面均开始具有Alpha属性：

PntSet1=mvnrnd([2 3],[1 0;0 2],500);
PntSet2=mvnrnd([6 7],[1 0;0 2],500);

hold on
scatter(PntSet1(:,1),PntSet1(:,2),80,'filled','MarkerFaceAlpha',.6)
scatter(PntSet2(:,1),PntSet2(:,2),80,'filled','MarkerFaceAlpha',.6)
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20b.4 副标题

使用subtitle函数添加副标题：

plot([0 2],[1 5])
title('Straight Line','FontSize',17)
subtitle('Slope = 2, y-Intercept = 1')
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20b.5 标题及轴标签左右对齐

• TitleHorizontalAlignment
• LabelHorizontalAlignment

设置标题和标签对齐模式，可设置为：

• left
• right
• center

plot([0 3 1 6])
title('Experimental Results')
xlabel('Input Values')
ylabel('Measured Values')
ax = gca;
ax.TitleHorizontalAlignment = 'left';
ax.XAxis.LabelHorizontalAlignment = 'left';
ax.YAxis.LabelHorizontalAlignment = 'left';
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20b.6 turbo 颜色图

内置添加 turbo 颜色图作为更自然的 jet 颜色图的代替：

20b.7 颜色归一化函数

validatecolor 函数可以将以下颜色格式转换为matlab支持的0-1RGB格式：

• 颜色名称，如 或 ‘red’‘green’
• 十六进制颜色代码，如 或 ‘#FF0000’‘#F00’
• 整数 RGB 三元组，如 uint8([255 0 0])

RGB = validatecolor({'red','green','blue'},'multiple')
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RGB =
1 0 0
0 1 0
0 0 1

RGB = validatecolor({'#8000FF','#0F0','#FF9900'},'multiple')
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RGB =
0.5020 0.0000 1.0000
0.0000 1.0000 0.0000
1.0000 0.6000 0.0000

20b.8 新标记

参考以下网址：

• https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/discussions/highlights/133207-new-in-r2020b-two-new-marker-symbols

2020b版本发布新marker

可以通过如下方式使用：

t=0:0.05:3*pi;
hold on
plot(t,cos(t),'_')
plot(t,t./8,'|')
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更多使用示例下载：

• https://ww2.mathworks.cn/matlabcentral/discussions/uploaded_files/1816/newMarkers.mlx

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R2021a

21a.1 气泡词云

使用bubblecloud绘制旗气泡词云(啥时候不规则背景词云才能出。。。)

load patients
b = bubblecloud(Weight(1:20),SelfAssessedHealthStatus(1:20));
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21a.2 常量线

常量线xline,yline可以同时绘制多条，并可设置多行标签：

x = linspace(0,6,100);
y = exp(x);
plot(x,y)
xl=xline([4.5,exp(1)]);
xl(1).Label={'Acceptable','Limit'};
xl(2).Label='exp(1)';  
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21a.3 标签自动旋转

刻度标签在拖拽图窗大小时会自动旋转，以在给定图窗大小和刻度标签数量的情况下提供最佳的显示效果。

21a.4 省缺图例

使用''可以通过省缺标签来省缺部分图例：

t=0:0.6:3*pi;
plot(t,sin(t).*1.2,'LineWidth',2,'Marker','o')
hold on
plot(t,cos(t./2),'LineWidth',2,'Marker','s')
plot(t,t,'LineWidth',2,'Marker','^')

legend('',' y=cos(t/2)',' y=t');
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R2021b

21b.1 刻度线方向分别设置

可以各个轴刻度线分别设置：

bar([2017 2018 2019 2020],1:4)
ax = gca;
ax.XAxis.TickDirection = 'none';
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甚至可以一个朝里一个朝外

bar([2017 2018 2019 2020],1:4)
ax = gca;
ax.XAxis.TickDirection = 'out';
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21b.2 新图片追加到pdf最后

plot([0 3 1 6 4 10])
exportgraphics(gca,'mycharts.pdf')
bar([10 20 30 40])
exportgraphics(gca,'mycharts.pdf','Append',true)
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R2022a

22a.1 表绘图

通过将表直接传递到以下任何函数来创建图：plot、plot3、loglog、semilogx、semilogy 和 polarplot：

Temperature = (40:70)';
Humidity = (50:80)' + randn(31,1);
T = table(Temperature,Humidity);
plot(T,"Temperature","Humidity")
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22a.2 新的gif创建方式

exportgraphics这个函数的导出功能属实强大，现在甚至支持导出为gif:

x = 0:0.01:1;
p = plot(nan,nan);
p.XData = x;
for n = 1:0.5:5
      p.YData = x.^n;
      exportgraphics(gcf,'testAnimated.gif','Append',true);
end
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22a.3 代码自动生成

当在实时编辑器中编辑图形时会自动生成更新图像的代码：

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各种增删及修改还用很多，这里只是讲解一些比较常用的新特性，也算是一个呼吁大家使用新版本的文章，毕竟版本越新会有越来越多好用的函数。

参考：

• https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/release-notes.html?s_tid=srchtitle_release%20note_1