繪圖前的準備工作 1. 調配 Scilab 存取的記憶體與 Swap 空間 ( 因為繪圖這個動作是很吃資源的 ) 2. 學習簡單的存取外部的資料檔 3.rand() 的使用 (rand 是取隨機亂數, 常被拿來作教學範例使用 ) 4.linspace() 的使用 ( 要繪出一個圖, 常需要宣告一個範

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痛袁
7 years ago
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1 SCILAB 第二章二維平面繪圖撰文者 : 1. 中央大氣科學系楊善文 2. ( 如對本文有貢獻者, 記得在此留名 ) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 1

2 繪圖前的準備工作 1. 調配 Scilab 存取的記憶體與 Swap 空間 ( 因為繪圖這個動作是很吃資源的 ) 2. 學習簡單的存取外部的資料檔 3.rand() 的使用 (rand 是取隨機亂數, 常被拿來作教學範例使用 ) 4.linspace() 的使用 ( 要繪出一個圖, 常需要宣告一個範圍的變數值, 這是常用的指令 ) 5.size() 指令的使用 ( 部分繪圖指令需要先宣告邊界大小, 故需先使用此指令 ) ( 筆者會先講以上的部分, 之後才會進入正題 ) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 2

3 調配 SCILAB 需求的空間 SCILAB 程式在啟動時, 會預先對硬碟磁區的 Swap 區抓取一定量的空間如果使用者要載入非常龐大的資料量來繪圖的話, 很可能會造成超過啟動時所得到的空間, 因而產生錯誤訊息 : 記憶體空間不足而不能繪圖修改預設存取空間方法 : 在 Scilab 的安裝目錄 ( 例如筆者的是 /usr/lib/scilab-4.0/) 下, 有個檔案 :scilab.star 編輯此檔案, 在此區域 : // Set stack size ================================ 中的 newstacksize=' 你想要的大小 ' Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 3

4 調配空間注意事項當完成編輯後, 存檔離開, 重新啟動 Scilab 即可注意 : 執行這個動作要非常小心! 不要一口氣貪心想調得非常的大因為這個空間是一啟動 Scilab 時就會取下這樣的大小, 不論你的 Scilab 是否已經在工作所以取太大可能會超過系統的 Swap 空間大小! 各個作業系統對超過記憶體資源負荷的反應不一定相同, 例如筆者的 Solaris 系統遇到這種情況是在 Scilab 還沒啟動完畢, 系統就直接 kill 掉這支程式至於其他系統是否會有意料之外的情形, 例如程式掛掉甚至系統整個當機, 這筆者不敢保証會發生什麼事所以建議調到適當大小即可 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 4

5 存取外部的資料檔在 scilab 下存取一個普通的資料檔指令是 read/write 存取 Binary 形式的資料檔指令是 load/save ( 注意 : 這部分跟 Matlab 不一樣了 ) read() 的用法是 : read(' 資料檔名 ( 絕對或相對路徑 )',A,B); A 與 B 是要抓取多大範圍的資料來載入矩陣, 如果選擇的範圍超過資料檔大小, 則 Scilab 預設會抓取資料檔的下一批資料來補齊, 如果選擇的範圍超過資料檔內容的數量 ( 例如資料檔 xxx 是 3x4 的資料, 使用者下了 : read('xxx',7,8); 卻取 7x8 的範圍 ), 則會顯示錯誤訊息 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 5

6 資料檔的尋找如果資料檔不在預設的目錄下, 可以使用 Scilab 內預設的指令 ( 此指令與 UNIX 下的系統指令類似 ) pwd 指令 : 察看目前所在目錄 cd 指令 : 切換目錄, 可以是絕對與相對路徑例如 : --> cd.. <=== 切換到上一層目錄 --> cd /usr/local/bin <== 切換到 /usr/local/ 的 bin/ 目錄下 ( 絕對路徑 ) ls 指令 : 察看該目錄下有哪些檔案 mkdir/rmdir [ 目錄名 ] : 製造 / 刪除目錄以上指令, 如果你是一個 UNIX/Linux 使用者, 或許會覺得很熟悉但是如果你是 Windows 或是其他非 UNIX 類 OS 的使用者, 筆者就建議你要多多練習這部分的操作了 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 6

7 read/write 1 假設有一個資料檔檔名 : data, 檔案內包含了以下資料 : 讀取它並存進一個矩陣的語法如下 : --> A=read('data',4,4); --> A Ans = 當將資料讀入矩陣後, 就可以開始使用這些資料了 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 7

8 read/write 2 想將 Scilab 上已經處理完的矩陣資料, 可以使用 write() 指令輸出存檔語法 : write(' 輸出檔案名或路徑 ', 要輸出的矩陣 ); 例如有一個矩陣 B=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]; --> write('data2',b); <== 把 b 的資料存成 data2 這時你就可以在目前的目錄下找到 data2 這個檔案, 利用 vi 等編輯器開啟它, 就會發現資料已經在裡面了讀檔的小秘訣 : 如果資料量非常龐大, 你不確定要載入多大的矩陣才能完全載入, 可以使用 vi 編輯器, 開檔時會有顯示行數, 或者在終端機上使用 'wc -l 資料檔名 ' 也是個辦法 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 8

9 save/load 這是存取 Binary 形式的資料, 在做資料處理時會比較少用到儲存的例子 : save('data3',b); <== 使用之前的 B 矩陣這時如果你用 vi 等編輯器開啟 data3 檔案, 就會發現裡面是亂碼讀取它 : load('data3'); --> B <== 因為之前是存 B, 故 load 時你只能用 B 來讀出它 Ans = (save 指令在儲存時, 除了儲存資料外, 也會將資料所屬的矩陣名一併記下來 ) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 9

10 亂數產生指令 rand() 使用 rand() 指令可以產生一個 -1 到 1 之間的亂數矩陣語法 rand(a,b); <== 產生一個 AxB 的亂數矩陣例子 : --> Z=rand(2,2) Z = Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 10

11 取變數的區域範圍 : linspace() 用法 : 變數 =linspace( 下界, 上界, 等份點數 ); 這個指令可以宣告一個變數, 範圍從哪裡到哪裡, 第三項的等份點數如果不輸入, 則預設是切 100 等份這個指令的功用就是在選取特定範圍, 並對這範圍取 N 等份的點在繪圖時, 自變數 X 常是以此方式宣告, 而應變數 Y 就會隨著 X 的變化而變動例子 : t=linspace(0,2*%pi,300); <==0 到 2π 取 300 個等份點例子 2 : x=linspace(1,10); <= 在 1 到 10 之間取 100 點 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 11

12 size 指令的使用 size() 指令可以用來判斷矩陣的大小例子 : --> A=[ ; ; ] A = > size(a) Ans = ( 學會了這些之後, 就可以進入正題了 ) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 12

13 基本二維繪圖 plot plot 指令可以用來繪製一般的曲線圖範例 ( 對 sin 函數繪圖 ) : --> t=linspace(0,2*%pi); <== 取 0 到 2π 的範圍 --> y=sin(t); --> plot(y); Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 13

14 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 14

15 範例 2( 任意函數 ) : --> x=linspace(0,40,300); <==0 到 40 之間取 300 個點 --> y=3*x^2-4*cos(x)-exp(x); --> plot(y); (plot(y) 也可以寫成 plot(x,y), 如果你希望將 x,y 軸對調, 可以寫成 plot(y,x) ) 注意 : plot(y) 跟 plot(x,y) 仍然還是有差別當寫成 plot(y) 時, x 座標軸是以 y 有多少筆資料來決定, 例如之前的 x 雖然是 0 到 40, 但是切了 300 等分故 plot(y) 時, x 軸是 0 到 300 但是 plot(x,y) 時, x 軸就是以 0 到 40 來顯示了 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 15

16 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 16

17 將 X,Y 軸對調後 (plot(y,x)) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 17

18 多重曲線繪圖的方式例子 : --> x=-2:0.01:2; <== 這是 linspace 外的另一種定義變數方式, 從 -2 到 2, 間距 > y1=sin(x); --> y2=exp(x); --> y3=sin(x)+cos(x); --> X=[x;x;x]; --> Y=[y1,y2,y3]; --> plot(x',y'); <== 也可以用 plot2d() 指令, 用法差不多 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 18

19 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 19

20 另一種在同張圖上繪製多條曲線方式由於 Scilab 在繪圖時, 若同時多次下達繪圖指令, 且不指定要新增繪圖視窗時, 預設會讓圖形疊在同一張圖中而不會每下一次繪圖指令, 圖就刷新一次除非繪完一張圖, 就關一次繪圖視窗例如 : plot(y1);plot(y2);plot(y3); 這時就可以在同張圖中, 同時看到 y1,y2,y3 曲線了 ( 這種方式的優點是, 你可以比較容易為每條曲線做不同的處理, 而不會互相影響到 ( 簡單明暸 ) 筆者在繪製多重曲線圖時, 反而比較常使用這種方式 ) Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 20

21 修改圖形的線標 (Marker) 在 plot() 指令中宣告曲線 y 之後的欄位, 可以加上 ' 線標樣式 ' 的參數, 例如 : '.', '+', 'x', 'o'... 如果要調整線標大小, 可以加上 : 'marksize', 大小數值例如 : --> plot(x,y,'.','marksize',1); <== 打點圖, 點大小 1 如果要條整線標的顏色, 可以加上參數 : 'color',[r G B] R,G,B 的範圍是 0 到 1, 例如紅色 : [1 0 0], 綠色 : [0 1 0], 藍色 : [0 0 1] 我們可以從 [ ] 之中三個值用 0 到 1 之間的數字來混出其他色彩, 例如 : [ ] Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 21

22 例子 : --> t=linspace(0,2*%pi,50); --> y=sin(t); --> plot(t,y,'.','marksize',4,'color',[1 0 0]); --> plot(t,y+1,'+','marksize',4,'color',[ ]); --> plot(t,y+2,'x','marksize',4,'color',[0 0 1]); --> plot(t,y+3,'o','marksize',4,'color',[ ]); Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 22

23 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 23

24 為圖片加上標示文字在 scilab 下, 在圖的座標軸旁與圖上方可以加上裝飾或是注解的文字, 是使用 xtitle() 指令用法 : xtitle(' 標題 ','x 軸注解 ','y 軸注解 '); 例如 : --> t=linspace(0,2*%pi,50); --> y=sin(t); --> plot(t,y); --> xtitle('sin function','t','sin(t)'); Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 24

25 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 25

26 為圖片加上網格線讓圖表加上網格線, 更可以輕易看出資料點的位置加入網格線的指令是 : xgrid 通常 xgrid() 不需加入參數即可使用例子 : 將之前的 sin 函數圖加上網格線原來的語法之下再加入 xgrid(); 即可 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 26

27 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 27

28 離散資料打點圖例如 : 有兩個資料檔 A,B 裡面的資料分別是 : 資料 A : 資料 B : > x=read('a',1,6); --> y=read('b',1,6); <== 分別將 A,B 資料存入矩陣 --> plot(x,y,'.'); 必須注意的是, 在 plot() 中必須要加入 '.' 這個參數, 如果不加的話, Scilab 會將這些點連起來 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 28

29 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 29

30 向量場圖 champ champ 顧名思義, 在法文中即是場之意 champ() 指令即是用來畫向量場 (champ de vecteurs) 向量場常用於大氣風場流體流場等用途用法 : champ(t1,t2,x,y); t1 : y 方向 ( 垂直方向 ) 範圍 t2 : x 方向 ( 水平方向 ) 範圍 X : 全域 x 方向的大小矩陣 Y : 全域 y 方向的大小矩陣 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 30

31 向量場示意圖 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 31

32 champ 使用範例 t1=1:4; t2=1:3; X=[1 1 1;1 1 1;1 1 1;1 1 1]; Y=[0 1 1;1 2 1;1 1 1;1 1 1]; champ(t1,t2,x,y); Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 32

33 Conférencier : Prénom Nom Date : Transparent 33

0 0 = 1 0 = 0 1 = = 1 1 = 0 0 = 1

0 0 = 1 0 = 0 1 = = 1 1 = 0 0 = 1 0 0 = 1 0 = 0 1 = 0 1 1 = 1 1 = 0 0 = 1 : = {0, 1} : 3 (,, ) = + (,, ) = + + (, ) = + (,,, ) = ( + )( + ) + ( + )( + ) + = + = = + + = + = ( + ) + = + ( + ) () = () ( + ) = + + = ( + )( + ) + = = + 0