MATLAB科研繪圖與學術圖表繪製從入門到精通

第 1 章 MATLAB 基礎 1
1.1 MATLAB 簡介 1
1.1.1 MATLAB語言歷史 1
1.1.2 MATLAB語言特點 2
1.1.3 如何獲得幫助 2
1.2 MATLAB 環境搭建2
1.2.1 安裝MATLAB 3
1.2.2 MATLAB桌面 3
1.2.3 設置MATLAB默認文件夾 5
1.3 編寫第一個 MATLAB 程序 5
1.3.1 交互式方式運行 5
1.3.2 腳本文件方式運行 6
1.3.3 代碼解釋8
1.4 MATLAB 語法基礎8
1.4.1 標識符8
1.4.2 關鍵字 9
1.4.3 注釋 9
1.4.4 分節符 10
1.4.5 變量 10
1.4.6 續行符 11
1.5 數據類型 12
1.5.1 雙精度浮點數 12
1.5.2 整數 12
1.5.3 字符 13
1.5.4 邏輯 13
1.5.5 復數 13
1.6 運算符 14
1.6.1 算術運算符 14
1.6.2 關係運算符 16
1.6.3 邏輯運算符 17
1.7 本章總結 18
第 2 章 數據結構 19
2.1 數組 19
2.1.1 向量 19
2.1.2 矩陣 21
2.1.3 多維數組 23
2.2 元胞數組 24
2.2.1 創建元胞數組 24
2.2.2 訪問元胞數組 25
2.3 字符串 25
2.3.1 創建字符串 26
2.3.2 字符串操作 26
2.4 結構體 28
2.4.1 創建結構體 28
2.4.2 訪問結構體字段 29
2.4.3 結構體數組 29
2.5 表 29
2.5.1 創建表 30
2.5.2 訪問表數據 30
2.6 本章總結 31
第 3 章 程序流程控制 32
3.1 條件語句 32
3.1.1 if語句 32
3.1.2 switch語句 35
3.2 循環語句 36
3.2.1 for循環 36
3.2.2 while循環 36
3.3 跳轉語句 37
3.3.1 break語句 37
3.3.2 continue語句 37
3.4 本章總結 38
第 4 章 函數 39
4.1 定義函數 39
4.1.1 創建新函數文件 39
4.1.2 編寫函數頭 40
4.1.3 編寫函數體和返回結果 40
4.1.4 保存文件 41
4.1.5 調用函數 41
4.2 變量作用域 43
4.2.1 局部變量 43
4.2.2 全局變量 44
4.3 嵌套函數 45
4.4 函數句柄 46
4.4.1 普通函數句柄 47
4.4.2 匿名函數句柄 47
4.5 本章總結 48
第 5 章 數據導入與準備 49
5.1 數據導入方法 49
5.1.1 從CSV文件導入數據 49
5.1.2 示例：讀取mtcars.csv 51
5.2 從 Excel 文件導入數據54
示例：從 Excel文件讀取全國總人口 20年數據 55
5.3 從數據庫導入數據 57
5.3.1 建立數據庫連接 57
5.3.2 執行查詢 57
5.3.3 關閉數據庫連接 58
5.3.4 示例：從 SQLite數據庫讀取蘋果股票數據 58
5.4 從其他數據格式文件導入數據 59
5.4.1 讀取 JSON數據 59
5.4.2 讀取 XML數據 62
5.4.3 讀寫mat數據 64
5.5 使用 MATLAB 數據集 65
5.5.1 MATLAB內置數據集 65
5.5.2 統計與機器學習工具箱數據集 66
5.6 本章總結 67
第 6 章 科技繪圖基礎 68
6.1 MATLAB 基本繪圖概念68
6.2 MATLAB 繪圖過程69
6.2.1 創建圖形窗口 69
6.2.2 繪製數據 70
6.2.3 添加標題和標籤 71
6.2.4 添加圖例 71
6.2.5 顏色映射 72
6.2.6 顯示網格線 73
6.2.7 保存圖形 74
6.3 子圖和多圖形 75
6.3.1 創建子圖 76
6.3.2 創建多圖形 77
6.4 本章總結 78
第 7 章 單變量圖形繪製 79
7.1 直方圖 79
7.1.1 繪製直方圖 79
7.1.2 示例：繪製空氣溫度分布直方圖 80
7.2 箱線圖 82
7.2.1 繪製箱線圖 83
7.2.2 示例：繪製嬰兒出生數據箱線圖 84
7.3 密度圖 85
7.3.1 創建密度圖 86
7.3.2 示例：繪製德國可再生能源發電量密度圖 86
7.4 小提琴圖 89
7.4.1 小提琴圖與密度圖比較 89
7.4.2 繪製小提琴圖 89
7.4.3 示例：繪製山鳶尾萼片長度和萼片寬度的小提琴圖 93
7.5 餅圖 94
7.5.1 創建餅圖 94
7.5.2 示例：繪製嬰兒性別比例餅圖 94
7.6 本章總結 96
第 8 章 雙變量圖形繪製 97
8.1 散點圖 97
8.1.1 繪製散點圖 98
8.1.2 示例：繪製汽車燃油效率與馬力散點圖 99
8.1.3 分類散點圖 100
8.1.4 示例：繪製汽車燃油效率與馬力分類散點圖 102
8.2 折線圖 103
8.2.1 繪製折線圖 104
8.2.2 示例：繪製嬰兒出生數據折線圖105
8.2.3 分類折線圖 107
8.2.4 示例：繪製性別分類折線圖 108
8.3 面積圖 110
8.3.1 繪製面積圖 110
8.3.2 示例：繪製嬰兒出生數據面積圖 112
8.4 柱狀圖 113
8.4.1 繪製柱狀圖 113
8.4.2 示例：繪製不同汽車型號的燃油效率柱狀圖 114
8.5 條形圖 116
8.5.1 條形圖與柱狀圖的區別 116
8.5.2 繪製條形圖 117
8.5.3 示例：繪製不同汽車型號的燃油效率條形圖 117
8.6 熱力圖 119
8.6.1 繪製熱力圖 120
8.6.2 示例：繪製汽車性能相關性熱力圖120
8.7 針狀圖 122
8.7.1 繪製針狀圖 123
8.7.2 示例：繪製太陽黑子區域面積隨時間的變化針狀圖 123
8.8 階梯圖 125
8.8.1 繪製階梯圖 126
8.8.2 示例：繪製太陽黑子區域面積隨時間的變化階梯圖 126
8.9 本章總結 127
第 9 章 多變量圖形繪製 128
9.1 氣泡圖 128
9.1.1 氣泡圖與散點圖的區別 129
9.1.2 繪製氣泡圖 130
9.1.3 示例：繪製空氣質量氣泡圖 131
9.2 堆積折線圖 132
9.2.1 繪製堆積折線圖 133
9.2.2 示例：繪製蘋果公司股票OHLC堆積折線圖 135
9.3 堆積面積圖 137
9.3.1 繪製堆積面積圖 138
9.3.2 示例：繪製蘋果公司股票OHLC堆積面積圖 139
9.4 堆積柱狀圖 141
9.4.1 繪製堆積柱狀圖 141
9.4.2 示例：繪製全國總人口 20年數據堆積柱狀圖 143
9.5 平行坐標圖 145
9.5.1 繪製平行坐標圖 145
9.5.2 示例：繪製空氣質量數據平行坐標圖 147
9.6 散點圖矩陣 149
9.6.1 繪製散點圖矩陣 150
9.6.2 示例：汽車性能數據散點圖矩陣分析 151
9.7 本章總結 152
第 10 章 極坐標相關圖形繪製 153
10.1 極坐標圖 153
10.1.1 繪製極坐標圖154
10.1.2 示例：繪製西雅圖塔科馬國際機場風向和風速分布極坐標圖155
10.2 雷達圖 157
10.2.1 繪製雷達圖157
10.2.2 示例：繪製問卷調查結果雷達圖159
10.3 玫瑰圖 161
10.3.1 繪製玫瑰圖 161
10.3.2 示例：繪製太陽黑子面積玫瑰圖162
10.4 極坐標柱狀圖 163
10.4.1 繪製極坐標柱狀圖163
10.4.2 示例：繪製太陽黑子區域分布極坐標柱狀圖164
10.5 極坐標散點圖 165
10.5.1 繪製極坐標散點圖165
10.5.2 示例：繪製太陽黑子區域分布極坐標散點圖166
10.6 極坐標軌跡圖 167
10.6.1 繪製極坐標軌跡圖167
10.6.2 示例：繪製太陽黑子區域分布極坐標軌跡圖168
10.7 本章總結 169
第 11 章 3D 圖形繪製 170
11.1 利用 MATLAB 繪製 3D 圖形概述 170
11.2 3D 散點圖 170
11.2.1 繪製 3D散點圖 171
11.2.2 示例：繪製玻璃屬性 3D散點圖173
11.3 3D 線圖 175
11.3.1 繪製 3D線175
11.3.2 示例：繪製德國每日風能和太陽能產量3D線圖 176
11.4 3D 曲面圖 178
11.4.1 繪製 3D曲面圖178
11.4.2 示例：繪製伊甸火山 3D曲面圖180
11.4.3 3D網格曲面圖 181
11.4.4 示例：繪製伊甸火山 3D網格曲面圖182
11.5 3D 柱狀圖 183
11.5.1 繪製 3D柱狀圖184
11.5.2 示例：繪製西雅圖塔科馬國際機場氣象數據 3D柱狀圖184
11.6 3D 條形圖 186
繪製 3D條形圖186
11.7 3D 餅圖 187
11.7.1 繪製 3D餅圖187
11.7.2 示例：繪製嬰兒性別比例 3D餅圖188
11.8 3D 氣泡圖189
11.8.1 繪製 3D氣泡圖190
11.8.2 示例：繪製不同汽車型號性能 3D氣泡圖192
11.9 本章總結 194
第 12 章 地理信息可視化 195
12.1 地理散點圖 195
12.1.1 繪製地理散點圖195
12.1.2 繪製加利福尼亞州各城市地理散點圖197
12.2 地理密度圖198
12.2.1 繪製地理密度圖199
12.2.2 示例：繪製加利福尼亞州城市人口地理密度圖 200
12.3 地理線圖 201
12.4 地理氣泡圖202
12.4.1 繪製地理氣泡圖 203
12.4.2 示例：繪製加利福尼亞州城市人口地理密度氣泡圖 204
12.5 等高線圖205
12.5.1 繪製等高線圖 205
12.5.2 示例：繪製伊甸火山地形圖的等高線圖 206
12.6 本章總結207
第 13 章 數據學術報告、論文和出版 208
13.1 實時編輯腳本與學術報告208
13.1.1 實時編輯腳本介紹 208
13.1.2 創建實時腳本 209
13.1.3 編寫代碼塊210
13.1.4 插入其他元素212
13.1.5 輸出報告212
13.2 使用 ChatGPT 工具輔助製作報告 214
13.2.1 思維導圖在數據學術報告中的作用214
13.2.2 繪製思維導圖215
13.2.3 使用ChatGPT繪製思維導圖 215
13.2.4 示例：使用Markdown 繪製“基於機器學習的信用評分模型研究”思維導圖216
13.2.5 示例：使用 PlantUML繪製“基於機器學習的信用評分模型研究”思維導圖219
13.2.6 使用ChatGPT製作電子表格 222
13.2.7 示例：製作模型評估指標比較Markdown表格 223
13.2.8 示例：製作模型評估指標比較CSV表格 224
13.3 本章總結225
附錄 1 MATLAB 常用函數和工具箱的快速參考指南 226
附錄 1.1 MATLAB常用函數 226
附錄 1.2 MATLAB常用工具箱 229
附錄 2 科研論文配圖的繪製與配色 231
附錄 2.1 選擇合適的圖表類型231
附錄 2.2 善於把握色彩 233
附錄 2.3 字體和字號 236
附錄 2.4 標注清晰 237
附錄 2.5 確保分辨率 237
附錄 2.6 風格一致238