Matlab雙y軸作圖設置

一、基本概念

Matlab作為適用於科學與工程計算的數學軟件，具有強大的數據可視化能力。在實際應用中常常遇到需要對橫縱坐標分別進行量綱不同的量的可視化需求，此時可以通過雙y軸作圖的方式來完成。雙y軸是指在同一張圖上同時繪製兩套y軸坐標系，兩個y軸坐標範圍可以不同，但須對應一個x軸坐標。本文將從多個方面詳細闡述Matlab雙y軸作圖設置，指導讀者完成相應任務。

二、Matlab基礎

想要使用雙y軸完成作圖，前提是需要掌握Matlab的基礎語法和作圖基礎。下面給出一個簡單的示例代碼，以方便大家進行理解。在程序中，首先用subplot命令將整個繪圖窗口分成1行2列，第1個繪圖區域上繪製y1=x，第2個繪圖區域上繪製y2=x^2。其中，plot函數用於繪製圖像，其中的參數可以控制符號、線型和顏色等屬性。

figure;
subplot(1,2,1); %第1個子圖
x=-2:0.1:2;
y1=x;
plot(x,y1,'b*--'); %用藍色的星號和虛線繪製
title('y1=x'); %標題
xlabel('x'); %x軸標籤
ylabel('y1'); %y1軸標籤

subplot(1,2,2); %第2個子圖
y2=x.^2;
plot(x,y2,'r.-'); %用紅色的點和實線繪製
title('y2=x^2'); %標題
xlabel('x'); %x軸標籤
ylabel('y2'); %y2軸標籤

三、雙y軸作圖設置方法

1. 使用yyaxis命令

Matlab提供了yyaxis命令以及相應函數xlabel，ylabel用於繪製雙y軸圖形。使用yyaxis獲得axes句柄，然後對其進行操作即可實現雙y軸。

x = 0:pi/100:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = exp(x);

figure;
yyaxis left;
plot(x,y1);
ylabel('sin(x)');
xlabel('x');
yyaxis right;
plot(x,y2);
ylabel('exp(x)');

2. 使用plotyy命令

plotyy是Matlab的一個內置函數，可以直接生成雙y軸的圖像。該函數格式如下：[hAx, h1, h2] = plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun1,fun2)。其中，X1,Y1,X2,Y2分別為兩個y軸對應的橫縱坐標，fun1,fun2為對應的繪圖函數handle，hAx為axes句柄，h1,h2為兩個y軸的line handle。

t = 0:pi/50:10*pi;
y1 = sin(t);
y2 = 20*cos(t);
[hAx,hLine1,hLine2] = plotyy(t,y1,t,y2,@sin,@cos);
ylabel(hAx(1),'Sine') %左側y軸標籤
ylabel(hAx(2),'Cosine') %右側y軸標籤
xlabel({'Time','(seconds)'}) %x軸標籤
title({'Plot of Sine and Cosine', 'as Functions of Time'}) %標題

四、雙y軸作圖常見問題及解決方案

1. 坐標軸標註

在雙y軸作圖中，由於存在兩個y軸，因此需要對坐標軸進行清晰的標註，以便讀者易於理解。一般需標註各軸的物理量、量綱、符號以及單位等信息。如下代碼可以實現坐標軸標註。

x=1:10;
y1=x.^2;
y2=20*x;
[hAx,hline1,hline2]=plotyy(x,y1,x,y2);
hline1.Marker='+';
hline2.LineStyle='-.';
xlabel('x'); %x軸標籤
ylabel(hAx(1),'y_1=x^2'); %y1軸標籤
ylabel(hAx(2),'y_2=20x, / s'); %y2軸標籤

2. 調整比例

當兩個y軸的數據差異較大時，需要調整兩個坐標軸的比例，以保證數據的可視化效果。Matlab中可以通過set函數手動設置比例，也可以使用subplot描繪出兩個子圖，並用ax1=ax2讓兩個y軸共享一條坐標軸，以保證比例一致。

x=1:10;
y1=x.^2;
y2=20*x;
figure;
ax1=subplot(2,1,1);
plot(ax1,x,y1,'k-');
ylabel(ax1,'y_1=x^2');
ax2=subplot(2,1,2);
plot(ax2,x,y2,'k-');
ylabel(ax2,'y_2=20x,\s');
xlabel('x');
linkaxes([ax1,ax2],'x');

3. 雙y軸設置順序合理

在雙y軸作圖中，如果兩個y軸的作圖順序不合理，會造成誤解和困惑。一般來說，應首先繪製主軸（即數據分布範圍較寬的那個y軸），然後再繪製輔軸。如果兩個數據分布範圍差異較大，可以考慮採用log等技巧變換數據，將兩個數據的波動放在同一量級下進行比較。

五、總結

本文詳細闡述了Matlab雙y軸作圖的設置方法及常見問題解決方案，對讀者進行了詳細的指導。雙y軸作圖是一種常見的數據可視化技術，難點在於如何合理地設置坐標軸比例、標註、順序等。掌握雙y軸作圖技巧，將有助於讀者更加直觀、清晰地展示數據分布規律，提高數據展示效果。