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MatLab中patch函数的基本用法

patch是用来构建多边形的一个基本函数。

用法一


patch(X,Y,C)

patch(X,Y,Z,C)

patch('XData',X,'YData',Y)

patch('XData',X,'YData',Y,'ZData',Z)

1.1 说明

patch(X,Y,C)用来构建一个或者多个可填充的多边形,其使用X和Y作为每个点的坐标值,patch将会按顺序连接每个点。如果要得到一个多边形,将X和Y设置为向量;如果要得到多个多边形,将X和Y设置为矩阵,没一列对应一个多边形。C决定多边形的颜色,可以是系统认定的字符,也可以是一个数值,也可以是RGB向量。
patch(X,Y,Z,C)用来构建三维坐标下的多边形。
patch(‘XData’,X,’YData’,Y)和patch(‘XData’,X,’YData’,Y,’ZData’,Z)的用法与patch(X,Y,C)和patch(X,Y,Z,C)的用法类似,只是不设定颜色。

1.2 例子

1.2.1

x = [0 1 1 0];
y = [0 0 1 1]; 
patch(x,y,'red')
x和y都是1*4的向量,表示将四个点(0,0)、(1,0)、(1,1)和(0,1)依次连接,最后闭合形成一个四边形,设定颜色为红色。

1.2.2

x2 = [2 5; 2 5; 8 8]; 
y2 = [4 0; 8 2; 4 0]; 
patch(x2,y2,'green')
x2和y2都是3*2的向量,两列表示画两个多边形。第一个多边形连接的点依次是(2,4)、(2,8)和(8,4),第二个多边形连接的点依次是(5,0)、(5,2)和(8,0),颜色设定为绿色。

1.2.3

如果上例的三角形第一个是红色,第二个是绿色,那么patch代码修改为
x2 = [2 5; 2 5; 8 8]; 
y2 = [4 0; 8 2; 4 0];
patch(x2(:,1),y2(:,1),'red')
patch(x2(:,2),y2(:,2),'green')

1.2.4

如果C是向量,并且它的大小和多边形个数相同,则每个值代表一个多边形整个面的颜色值。然后可以通过colormap改变值的颜色。例如只设定上例画不同的颜色。
x2 = [1 3; 2 2; 2 2];
y2 = [0 0; 0 0; 2 2];
c = [0; 1];
patch(x2,y2,c)
colormap(jet)

1.2.5

如果C是矩阵,并且它的维度应该和X、Y一样,每个值代表多边形端点的值,其他地方的值通过插值进行自动替换。然后可以通过colormap改变值的颜色。例如画一个渐变色对称的等腰三角形。
x2 = [1 3; 2 2; 2 2];
y2 = [0 0; 0 0; 2 2];
c = [0 0;1 1; 2 2];
patch(x2,y2,c)
colormap(jet)

1.2.6

此用法也不可以用来创建颜色渐变的曲线,只需要将y的最后一个值设为NaN,那么此多边形就不会封闭。然后设置每个点的值,用colorbar显示对应的颜色。
x = linspace(1,10,15); 
y = sin(x); 
y(end) = NaN; 
c = y;
patch(x,y,c,'EdgeColor','interp','Marker','o','MarkerFaceColor','flat'); colormap(jet), colorbar;
其中Marker为’o’,是点的标记方式,和plot函数中的用法类似。

用法二

patch('Face',F,'Vertices',V)

2.1 说明

上述命令可以创建一个或者多个多边形,其中V的值代表点,F的值决定对哪些点进行连接。在V中每行指定一个点。如果要得到一个多边形,F仅作为一个向量;如果要得到多个多边形,F的每行表示一个多边形,行数就是多边形的个数。形成的每个多边形并不一定要有相同数量的点,为了得到不同数量的点的多边形,F的值可以设置为NaN。

2.2 例子

2.2.1

v = [0 0; 1 0; 1 1; 0 1]; 
f = [1 2 3 4]; 
patch('Faces',f,'Vertices',v,'FaceColor','red')
v表示了四个点(0,0)、(1,0)、(1,1)和(0,1),这些点的序号按自然数排列。f将按其向量中点的顺序依次连接,最后闭合成面。面的颜色设置为红色。

2.2.2

如果将上例中点的连接顺序改变将得到不同的多边形。
v = [0 0; 1 0; 1 1; 0 1]; 
f = [1 2 4 3]; 
patch('Faces',f,'Vertices',v,'FaceColor','blue')

2.2.3

如果要画1.2.2中同样的图形,则代码为
v2 = [2 4; 2 8; 8 4; 5 0; 5 2; 8 0]; 
f2 = [1 2 3;  4 5 6]; 
patch('Faces',f2,'Vertices',v2,'FaceColor','green')
v2中定义了六个点,f2分别将第1、2、3个点闭合,将第4、5、6个点闭合。面的颜色设置为绿色。

2.2.4

和1.2.4类似,如果C是向量,并且它的大小和多边形个数相同,则每个值代表一个多边形整个面的颜色值。然后可以通过colormap改变值的颜色。

v2 = [1 0;2 0;2 2;3 0; 2 0;2 2]; 

f2 = [1 2 3;4 5 6]; c = [0; 1]; 

patch('Faces',f2,'Vertices',v2,'FaceVertexCData',c,'FaceColor','flat'); 

colormap(jet)
此时,’FaceColor’的值为’flat’。

2.2.5

如果C是向量,并且它的大小和点的个数相同,则每个值代表每个点的颜色,其他地方通过插值得到颜色值。那么得到和1.2.5中的图形一样的效果,代码如下:
v2 = [1 0;2 0;2 2;3 0; 2 0;2 2];
 f2 = [1 2 3;4 5 6];
 c = [0; 1; 2; 0; 1; 2];
 patch('Faces',f2,'Vertices',v2,'FaceVertexCData',c,'FaceColor','interp');
 colormap(jet)
此时,’FaceColor’的值为’interp’。

2.2.6

如果不要填充颜色,只要边框,只需要修改patch的设定参数’FaceColor’为’none’。

v = [0 0; 1 0; 1 1];

f = [1 2 3];

figure

patch('Faces',f,'Vertices',v,'EdgeColor','green','FaceColor','none','LineWidth',2);

2.2.7

如果要设置每一边为不同的颜色,需要设置起点的颜色,并且EdgeColor为’flat’。

v = [2 0; 3 0; 3 1];

f = [1 2 3];

c = [1 0 0; % red

 0 1 0; % green

 0 0 1]; % blue

patch('Faces',f,'Vertices',v,'FaceVertexCData',c,'EdgeColor','flat','FaceColor','none','LineWidth',2);

2.2.8

如果要设置半透明的多变形,可以设置FaceAlpha的值在0到1之间,1表示不透明。

v1 = [2 4; 2 8; 8 4];

f1 = [1 2 3];

figure

patch('Faces',f1,'Vertices',v1,'FaceColor','red','FaceAlpha',.3);

 v2 = [2 4; 2 8; 8 8];

f2 = [1 2 3];

patch('Faces',f2,'Vertices',v2,'FaceColor','blue','FaceAlpha',.5);

2.2.9

要使用一维m个网格的模型来显示“油藏数值模拟中的一维水驱油”问题,假设此时的m为15,网格的颜色表示饱和度值。

NumX = 15;

VA = zeros(2*(NumX+1),2); %网格中的所有点

VA(1:(NumX+1),1) = 1:(NumX+1); %点的顺序按维度排序,一共两排

VA((NumX+2):(2*(NumX+1)),1) = 1:(NumX+1);

VA((NumX+2):(2*(NumX+1)),2) = 1;

 FA = zeros(NumX,4); %网格中的所有块

FA(:,1) = 1:NumX; %依次将四个点连接组成四边形网格

FA(:,2) = 2:(NumX+1);

FA(:,3) = (NumX+3):(2*NumX+2);

FA(:,4) = (NumX+2):(2*NumX+1);

Sw = (1:-1/14:0)';

patch('Faces',FA,'Vertices',VA,'FaceVertexCData',Sw,'FaceColor','flat','Edgecolor','none'); 
colormap(jet),colorbar

xlim([1 (NumX+1)])

set(gca,'ytick',[0 1])

set(gca,'yticklabel',{'0','1'})

xtk = 1:(NumX+1);

set(gca,'xtick',xtk)

2.2.10

要使用一个m*n的网格模型来显示“油藏数值模拟中的二维水驱油”问题,假设此时的m为15,n为10,网格的颜色表示饱和度值。

m = 15;

n = 10;

VA = zeros((n+1)*(m+1),2);   %网格中的所有点,一共有(n+1)*(m+1)个才能围成m*n个网格

for j = 1:(n+1)     %点的顺序按m的正方向排序,一共n+1排

 VA(((j-1)*(m+1)+1):(j*(m+1)),1) = 1:(m+1);

 VA(((j-1)*(m+1)+1):(j*(m+1)),2) = j;

end  FA = zeros(m*n,4);     %网格中的所有块

for j = 1:n      %依次将四个点连接组成四边形网格

 for i = 1:m

 FA(((j-1)*m+i),1) = (j-1)*(m+1) + i;

 FA(((j-1)*m+i),2) = (j-1)*(m+1) + i +1;

 FA(((j-1)*m+i),3) = j*(m+1) + i + 1;

 FA(((j-1)*m+i),4) = j*(m+1) + i;

 end

end 

 Sw = rand(m*n,1);

patch('Faces',FA,'Vertices',VA,'FaceVertexCData',Sw,'FaceColor','flat','Edgecolor','none');

colormap(jet),colorbar

xlim([1 (m+1)])

ylim([1 (n+1)])

用法三

patch(S)

3.1 说明

使用“结构”S(类似与高级程序语言中的类)创建一个或者多个多边形,S的域对应patch函数的属性,S的域值对应patch函数的属性值。

3.2 例子

3.2.1


clear S

S.Vertices = [2 4; 2 8; 8 4; 5 0; 5 2; 8 0];

S.Faces = [1 2 3; 4 5 6];

S.FaceVertexCData = [0; 1];

S.FaceColor = 'flat';

S.EdgeColor = 'red';

S.LineWidth = 2;

figure

patch(S)

结语

通过查看MatLab帮助文档和自己的画图实践,翻译或总结出了以上用法和例子,编写过程中难免有失误,敬请原谅和指导。
以上只是个人认为的patch基本用法,若今后遇到更高级的用法,还将继续总结。

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