本文在《MATLAB Graphics and Data Visualization Cookbook》一书的基础上，介绍Matlab数据可视化方法。 我们假设读者已经具备Matlab的基本知识（了解Matlab的语法，能够使用Matlab进行数据的读取、运算等操作），并能熟练地查阅相关的Matlab函数。未经特殊说明，所有图像都在Matlab 2013a 环境下绘制（源码下载）。
一. 绘制散列点和直线：
（源代码basic.m）
1、首先，生成一组增加了高斯噪声的模拟数据
- % 生成模拟数据
- time = 1:2:60;
- temperature = time*2+randn(1,30)*3+20;
2、然后，绘制出这些数据的散点图（图1）
- % 创建绘图窗口
- figure;
-
- %绘制散点图
- plot(time,temperature,'.');
- %散点图可以直接用scatter函数成生，如下：
- %scatter(time,temperature,'.');
-
- % 增加坐标说明和图像标题
- xlabel('时间');ylabel('温度');title('散点图');
图1
3、用生成的模拟数据作线性拟合，在原图上绘制出拟合后的直线（图2）
- % 线性拟合
- p = polyfit(time,temperature,1);
- y = polyval(p,time);
-
- % 在同一个窗口绘图
- hold on;
-
- plot(time,y,'r--');
- title('散点图+拟合曲线');
-
- % 添加图例
- legend({'数据','拟合'},'Location','NorthWest');
图2
4、最后，将拟合直线连续地画出（图3）
- set(findobj(gca,'color',[1,0,0]),'Linestyle','-','Linewidth',1.5);
- title('散点图+拟合直线（连续）');
图3
二. 绘制误差条（error bar）
（源代码errorbars.m）
（注：绘图所用原始数据（14cancer.xtrain和14cancer.ytrain）可以从这里下载。数据包括14种癌症的198个样本的对16,062组基因表达水平的测量值，每列一个样本，共16,062行，198列）
1、读取第1111号基因的表达水平，并用直线+误差条的形式用图表表达，并添加标注（图4）
- % 读取数据
- load 14cancer.mat
-
-
- % 显示第1111基因表达水平的bar、error bar及相关标注
-
- % 计算每种癌症的均值和方差
- expressionLevel = [xtrain(1111,:) xtest(1111,:)];
- cancerTypes = [ytrain,ytest];
-
- for i = 1:14
- indexes = expressionLevel(cancerTypes == i);
- meanExpressionLevel(i) = median(indexes);
- stdExpressionLevel(i) = 3*std(indexes);
- end
-
- errorbar(1:14,meanExpressionLevel,stdExpressionLevel,stdExpressionLevel);
-
- % 添加标注
- ylabel('1111号基因表达水平');
- xlabel('癌症类型');
- title({'直线代表中位水平','条型代表中值上下3倍\sigma范围','#1111基因在14种癌症的198个样本中的表达水平'},'Color',[1,0,0]);
- set(gca,'Fontsize',11,'XTick',1:14,'XTickLabel',classLabels);
图4 （可以看到，x轴上标注完全重叠在一起）
2、调整x轴标注角度，避免重叠（图5）
此处，将当前坐标轴（由gca（）函数得到）的标注，倾斜45度。（定义rotateXLabels的m文件可以从这里下载。）
图5
三. 为图像添加注解
（源代码annotations.m）
此处以绘制标准正态分布的图像为例。
1、绘制正态分布图（图6）
- % 生成(-3,3)的高斯分布累积曲线数据
- x = -3:.01:3;
- y = exp(1).^(-x.^2/2)/sqrt(2*pi);
- plot(x,y);
- line([0 0],get(gca,'ylim'));
图6
2、添加注解（图7）
- [xnfu,ynfu] = ds2nfu([.5,0],[.15,.05]);
- %[xnfu,ynfu] = dsxy2figxy([.5,0],[.15,.05]);
- annotation('textarrow',xnfu,ynfu,'String','期望');
图7
当然，标注也可以在交互模式下，手工插入，如图8所示。
图8
添加的注解的位置不会随着图像的大小而改变，但如果坐标轴位置变化，注解则不能随之移动。如果要使注解相对于坐标轴也固定，可以如图9选择“相对坐标轴固定”。
图9
此处，我们所加的标注是带箭头的文本框，Matlab还有其他多种注解格式（文本框、箭头、矩形、椭圆……）可供选择，不再一一赘言。
注：关于注解的位置参数的选择：可以在交互模式下手动调整注解位置，然后查看属性，获取位置参数。对于其他需要设定位置的对象（如坐标轴、子图、标题、图例……）也可以采用这种方式。之后，便可以方便的使用命令和设置对象位置，而无需手动调整。
四. 为图像添加网格，增强可读性
（源代码grids.m）
1、按族群提取收入水平信息
（所用数据来自Marketing）
- load MarketingData
-
- % 初始化 y
- y = NaN(length(incomel),length(ethnic));
-
- % y中每个点代表在符合指定的收入水平和种群的人数
- for i = 1:length(ethnic)
- thisGroup = find(data(:,13)==i);
- for j = 1:length(incomel)
- y(j,i) = length(find(data(thisGroup,1)==j));
- end
- end
2、绘制堆叠条形图，选择合适的颜色，并添加相应标注（图10）
图10
- % 指定图像位置
- figure('units','normalized',...
- 'position',[0.3474 0.3481 0.2979 0.5565]);
- axes('position',[0.1300 0.2240 0.6505 0.6816]);
-
-
- % 绘制条型图
- bar(y,.4,'stacked','linestyle','none');
-
-
- % 设置colormap
- colormap('summer');
-
-
- % 为图像添加标注
- set(gca,'Fontsize',11,'Xtick',[1:9]-.5,'XTickLabel',[num2str(incomel') repmat(' 到 ',9,1) num2str(incomeu')]);
- rotateXLabels(gca, 45);
- ylabel('人数','Fontsize',11);
- xlabel('收入群体','Fontsize',11);
- title({'居民收入按族群分布情况','使用默认网格'});
- box on;
-
-
- % 为颜色条添加标注
- h = colorbar;
- set(h,'Fontsize',11,'ytick',1:8,'yticklabel',...
- ethnic);
- ylabel(h,'族群','Fontsize',11);
- set(gcf,'Color',[1 1 1]);
3、打开自动网格，显示默认格式（图11）
图11
4、将自动网格设置为minor格式（图12）
- grid minor;
- title({'居民收入按族群分布情况','使用minor网格'});
图12
5、关闭自动网格，并添加自定义网格（图13）
- % 设置坐标轴范围
- xlim([0 10]);ylim([0 1800]);
-
- % Set y grid positions and draw lines (no x grid lines)设置y轴网格线位置（x轴不画线）
- YgridPos = [0:200:1800];
- set(gca,'ytick',YgridPos,'yticklabel',YgridPos);
- xLimits = get(gca,'xlim');
- line([xLimits(1)*ones(size(YgridPos),1); ...
- xLimits(2)*ones(size(YgridPos),1)],...
- [YgridPos; YgridPos],'Color',[.7 .7 .7],...
- 'LineStyle','-');
-
- XgridPos = [.5:9.5];
- yLimits = get(gca,'ylim');
-
- % 作两条平行于y轴的分隔线
- line([XgridPos([2 9]); XgridPos([2 9])],...
- [yLimits(1)*ones(2,1) yLimits(2)*ones(2,1)]',...
- 'Color',[.4 .4 .4],'LineStyle','-','Linewidth',2);
图13
6、清除多余的刻度，完善标注（图14）
- % 清除边框，得到Tufte风格的条形图
- line([xLimits(1) xLimits(2)]',[YgridPos(1);...
- YgridPos(1)],'Color',[1 1 1],'LineStyle','-');
- line([xLimits(1) xLimits(1)]',[YgridPos(1);...
- YgridPos(end)], 'Color',[1 1 1],'LineStyle','-');
- line([xLimits(end) xLimits(end)]', [YgridPos(1);...
- YgridPos(end)],'Color',[1 1 1],'LineStyle','-');
- line([xLimits(1) xLimits(2)]',[YgridPos(end); ...
- YgridPos(end)],'Color',[1 1 1],'LineStyle','-');
-
- %去掉x轴上多余的刻度
- set(gca,'XTick',[]);
-
- % 添加箭头和箭框注解
- [xmeannfu ymeannfu]= ds2nfu([4.4,1.5],[1600,1600]);
- annotation('textarrow',xmeannfu,ymeannfu,...
- 'String',{'无边框网格线','分隔各个类别'});
- [xmeannfu ymeannfu]=ds2nfu([5.8,8.5],[1600,1600]);
- annotation('arrow',xmeannfu,ymeannfu);
- title('居民收入按族群分布情况');
-
- % 清除y轴上末尾多余的刻度标注
- for i = 1:length(YgridPos)-1;
- cellticks{i} = num2str(YgridPos(i));
- end
- cellticks{i+1} = '';
- set(gca,'ytick',YgridPos,'YTicklabel',cellticks);
-
- % 去掉颜色条的边框
- axes(h);box off;
图14
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