MATLAB科研绘图与学术图表绘制从入门到精通 科技绘图与科学可视化专业教程

数据在当今的科学研究和学术领域中起着关键作用。MATLAB作为一个功能强大的科学计算和数据可视化工具，可以为研究人员提供丰富的功能，帮助他们更好地理解和传达数据。本书的目标是教会读者充分利用MATLAB，从基础到高级，掌握数据处理和绘图的技能。
本书的亮点
* 内容系统完备： 本书按照逻辑顺序，从MATLAB的环境设置和基础语法开始，引导读者逐步深入学习。很多章都包含清晰的示例，每一章最后都有相应的总结，以巩固所学内容。
* 丰富的图示和示例：读者可以学习如何使用MATLAB创建各种类型的科研图表，包括直方图、箱线图、散点图、气泡图、极坐标图、3D图形等。这些图表将有助于读者更好地可视化呈现研究数据。
* 详解数据处理和分析： 本书不仅涵盖绘图，还介绍了如何处理和分析数据。读者将了解如何导入数据，进行基本的数据操作，以及如何准备数据以供绘图使用。
* 介绍学术报告和出版：本书将为读者展示如何根据不同的出版要求和期刊准则来创建高质量的图表。
* 实践性强：全书展示了丰富的示例，以协助读者巩固所学知识并在实际工作中灵活运用这些技能。
谁需要这本？
这本书适合以下类型的读者：
* 学术界的研究人员和教育工作者；
* 硕士和博士研究生；
* 科研机构和实验室的科学家；
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* 政府部门的政策制定者；
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感谢
首先要感谢北京大学出版社的编辑团队，是你们的辛勤劳动使这本书得以最终面世。也要感谢为本书设计封面、插图和版式的设计师，你们的创意和用心让这本书的视觉效果更出众。同时要感谢技术支持团队在书稿的处理中的贡献。
特别要感谢所有参与本书内容编写和知识分享的MATLAB社区成员。你们丰富的经验和技能，使本书的内容更加实用和优质。没有你们的无私奉献，这本书就不会有今天的成果。
最后，衷心祝愿每一位读者在学习和使用本书中的知识后，能够在科研工作尤其是数据分析和学术绘图方面取得进步和成果。希望本书可以成为您分析科研数据和提高学术图表质量的有效工具。
关东升

《MATLAB科研绘图与学术图表绘制从入门到精通》是一本全面指导读者掌握MATLAB数据可视化的实用指南。全书精心编排了13章内容，旨在帮助读
者了解和掌握MATLAB的数据分析和可视化功能。
具体而言：第1章为MATLAB基础；第2章为数据结构；第3章为程序流程控制；第4章为函数；第5章为数
据导入与准备；第6章为科技绘图基础；第7章为单变量图形绘制；第8章为双变量图形绘制；第9章为多变量图
形绘制；第10章为极坐标相关图形绘制；第11章为3D图形绘制；第12章为地理信息可视化；第13章为数据学
术报告、论文和出版。最后还有两个附录：附录1为MATLAB常用函数和工具箱的快速参考指南；附录2为科研
论文配图的绘制与配色。
《MATLAB科研绘图与学术图表绘制从入门到精通》从MATLAB的基础知识讲到高级数据可视化技巧，将帮助读者全面掌握科研绘图和学术图表的制作。
《MATLAB科研绘图与学术图表绘制从入门到精通》不仅适合新手，也适用于有一定经验的MATLAB用户，是一本高效实用的学习工具书。

关东升，国内著名技术专家，架构师，项目经理、技术顾问，技术图书作家，51CTO学院金牌讲师。
擅长技术：移动开发、前后端技术、游戏开发、数据库开发与设计、软件架构设计等多种IT技术。
20年教学经验：教授近万名学员，近期为中国移动、中国联通、南方航空、中石油、工商银行、平安银行和天津港务局等企事业单位授课。

第 1 章 MATLAB 基础 1 
1.1 MATLAB 简介 1 
1.1.1 MATLAB语言历史 1 
1.1.2 MATLAB语言特点 2 
1.1.3 如何获得帮助 2 
1.2 MATLAB 环境搭建2 
1.2.1 安装MATLAB 3 
1.2.2 MATLAB桌面 3 
1.2.3 设置MATLAB默认文件夹 5 
1.3 编写第一个 MATLAB 程序 5 
1.3.1 交互式方式运行 5 
1.3.2 脚本文件方式运行 6 
1.3.3 代码解释8 
1.4 MATLAB 语法基础8 
1.4.1 标识符8 
1.4.2 关键字 9 
1.4.3 注释 9 
1.4.4 分节符 10 
1.4.5 变量 10 
1.4.6 续行符 11 
1.5 数据类型 12 
1.5.1 双精度浮点数 12 
1.5.2 整数 12 
1.5.3 字符 13 
1.5.4 逻辑 13 
1.5.5 复数 13 
1.6 运算符 14 
1.6.1 算术运算符 14 
1.6.2 关系运算符 16 
1.6.3 逻辑运算符 17 
1.7 本章总结 18 
第 2 章 数据结构 19 
2.1 数组 19 
2.1.1 向量 19 
2.1.2 矩阵 21 
2.1.3 多维数组 23 
2.2 元胞数组 24 
2.2.1 创建元胞数组 24 
2.2.2 访问元胞数组 25 
2.3 字符串 25 
2.3.1 创建字符串 26 
2.3.2 字符串操作 26 
2.4 结构体 28 
2.4.1 创建结构体 28 
2.4.2 访问结构体字段 29 
2.4.3 结构体数组 29 
2.5 表 29 
2.5.1 创建表 30 
2.5.2 访问表数据 30 
2.6 本章总结 31
第 3 章 程序流程控制 32 
3.1 条件语句 32 
3.1.1 if语句 32 
3.1.2 switch语句 35 
3.2 循环语句 36 
3.2.1 for循环 36 
3.2.2 while循环 36 
3.3 跳转语句 37 
3.3.1 break语句 37 
3.3.2 continue语句 37 
3.4 本章总结 38 
第 4 章 函数 39 
4.1 定义函数 39 
4.1.1 创建新函数文件 39 
4.1.2 编写函数头 40 
4.1.3 编写函数体和返回结果 40 
4.1.4 保存文件 41 
4.1.5 调用函数 41 
4.2 变量作用域 43 
4.2.1 局部变量 43 
4.2.2 全局变量 44 
4.3 嵌套函数 45 
4.4 函数句柄 46 
4.4.1 普通函数句柄 47 
4.4.2 匿名函数句柄 47 
4.5 本章总结 48 
第 5 章 数据导入与准备 49 
5.1 数据导入方法 49 
5.1.1 从CSV文件导入数据 49 
5.1.2 示例：读取mtcars.csv 51 
5.2 从 Excel 文件导入数据54 
示例：从 Excel文件读取全国总人口 20年数据 55 
5.3 从数据库导入数据 57 
5.3.1 建立数据库连接 57 
5.3.2 执行查询 57 
5.3.3 关闭数据库连接 58 
5.3.4 示例：从 SQLite数据库读取苹果股票数据 58 
5.4 从其他数据格式文件导入数据 59 
5.4.1 读取 JSON数据 59 
5.4.2 读取 XML数据 62 
5.4.3 读写mat数据 64 
5.5 使用 MATLAB 数据集 65 
5.5.1 MATLAB内置数据集 65 
5.5.2 统计与机器学习工具箱数据集 66 
5.6 本章总结 67 
第 6 章 科技绘图基础 68 
6.1 MATLAB 基本绘图概念68 
6.2 MATLAB 绘图过程69
6.2.1 创建图形窗口 69 
6.2.2 绘制数据 70 
6.2.3 添加标题和标签 71 
6.2.4 添加图例 71 
6.2.5 颜色映射 72 
6.2.6 显示网格线 73 
6.2.7 保存图形 74 
6.3 子图和多图形 75 
6.3.1 创建子图 76 
6.3.2 创建多图形 77 
6.4 本章总结 78 
第 7 章 单变量图形绘制 79 
7.1 直方图 79 
7.1.1 绘制直方图 79 
7.1.2 示例：绘制空气温度分布直方图 80 
7.2 箱线图 82 
7.2.1 绘制箱线图 83 
7.2.2 示例：绘制婴儿出生数据箱线图 84 
7.3 密度图 85 
7.3.1 创建密度图 86 
7.3.2 示例：绘制德国可再生能源发电量密度图 86 
7.4 小提琴图 89 
7.4.1 小提琴图与密度图比较 89 
7.4.2 绘制小提琴图 89 
7.4.3 示例：绘制山鸢尾萼片长度和萼片宽度的小提琴图 93 
7.5 饼图 94 
7.5.1 创建饼图 94 
7.5.2 示例：绘制婴儿性别比例饼图 94 
7.6 本章总结 96 
第 8 章 双变量图形绘制 97 
8.1 散点图 97 
8.1.1 绘制散点图 98 
8.1.2 示例：绘制汽车燃油效率与马力 
散点图 99 
8.1.3 分类散点图 100 
8.1.4 示例：绘制汽车燃油效率与马力分类散点图 102 
8.2 折线图 103 
8.2.1 绘制折线图 104 
8.2.2 示例：绘制婴儿出生数据折线图105 
8.2.3 分类折线图 107 
8.2.4 示例：绘制性别分类折线图 108 
8.3 面积图 110 
8.3.1 绘制面积图 110 
8.3.2 示例：绘制婴儿出生数据面积图 112 
8.4 柱状图 113 
8.4.1 绘制柱状图 113 
8.4.2 示例：绘制不同汽车型号的燃油效率柱状图 114 
8.5 条形图 116 
8.5.1 条形图与柱状图的区别 116 
8.5.2 绘制条形图 117 
8.5.3 示例：绘制不同汽车型号的燃油效率条形图 117 
8.6 热力图 119 
8.6.1 绘制热力图 120
8.6.2 示例：绘制汽车性能相关性热力图120 
8.7 针状图 122 
8.7.1 绘制针状图 123 
8.7.2 示例：绘制太阳黑子区域面积随时间的变化针状图 123 
8.8 阶梯图 125 
8.8.1 绘制阶梯图 126 
8.8.2 示例：绘制太阳黑子区域面积随时间的变化阶梯图 126 
8.9 本章总结 127 
第 9 章 多变量图形绘制 128 
9.1 气泡图 128 
9.1.1 气泡图与散点图的区别 129 
9.1.2 绘制气泡图 130 
9.1.3 示例：绘制空气质量气泡图 131 
9.2 堆积折线图 132 
9.2.1 绘制堆积折线图 133 
9.2.2 示例：绘制苹果公司股票OHLC堆积折线图 135 
9.3 堆积面积图 137 
9.3.1 绘制堆积面积图 138 
9.3.2 示例：绘制苹果公司股票OHLC堆积面积图 139 
9.4 堆积柱状图 141 
9.4.1 绘制堆积柱状图 141 
9.4.2 示例：绘制全国总人口 20年数据堆积 
柱状图 143 
9.5 平行坐标图 145 
9.5.1 绘制平行坐标图 145 
9.5.2 示例：绘制空气质量数据平行坐标图 147 
9.6 散点图矩阵 149 
9.6.1 绘制散点图矩阵 150 
9.6.2 示例：汽车性能数据散点图矩阵分析 151 
9.7 本章总结 152 
第 10 章 极坐标相关图形绘制 153 
10.1 极坐标图 153 
10.1.1 绘制极坐标图154 
10.1.2 示例：绘制西雅图塔科马国际机场风向和风速分布极坐标图155 
10.2 雷达图 157 
10.2.1 绘制雷达图157 
10.2.2 示例：绘制问卷调查结果雷达图159 
10.3 玫瑰图 161 
10.3.1 绘制玫瑰图 161 
10.3.2 示例：绘制太阳黑子面积玫瑰图162 
10.4 极坐标柱状图 163 
10.4.1 绘制极坐标柱状图163 
10.4.2 示例：绘制太阳黑子区域分布极坐标柱状图164 
10.5 极坐标散点图 165 
10.5.1 绘制极坐标散点图165 
10.5.2 示例：绘制太阳黑子区域分布极坐标散点图166 
10.6 极坐标轨迹图 167 
10.6.1 绘制极坐标轨迹图167 
10.6.2 示例：绘制太阳黑子区域分布极坐标轨迹图168 
10.7 本章总结 169
第 11 章 3D 图形绘制 170 
11.1 利用 MATLAB 绘制 3D 图形概述 170 
11.2 3D 散点图 170 
11.2.1 绘制 3D散点图 171 
11.2.2 示例：绘制玻璃属性 3D散点图173 
11.3 3D 线图 175 
11.3.1 绘制 3D线175 
11.3.2 示例：绘制德国每日风能和太阳能产量3D线图 176 
11.4 3D 曲面图 178 
11.4.1 绘制 3D曲面图178 
11.4.2 示例：绘制伊甸火山 3D曲面图180 
11.4.3 3D网格曲面图 181 
11.4.4 示例：绘制伊甸火山 3D网格曲面图182 
11.5 3D 柱状图 183 
11.5.1 绘制 3D柱状图184 
11.5.2 示例：绘制西雅图塔科马国际机场气象数据 3D柱状图184 
11.6 3D 条形图 186 
绘制 3D条形图186 
11.7 3D 饼图 187 
11.7.1 绘制 3D饼图187 
11.7.2 示例：绘制婴儿性别比例 3D饼图188 
11.8 3D 气泡图189 
11.8.1 绘制 3D气泡图190 
11.8.2 示例：绘制不同汽车型号性能 3D气泡图192 
11.9 本章总结 194 
第 12 章 地理信息可视化 195 
12.1 地理散点图 195 
12.1.1 绘制地理散点图195 
12.1.2 绘制加利福尼亚州各城市地理散点图197 
12.2 地理密度图198 
12.2.1 绘制地理密度图199 
12.2.2 示例：绘制加利福尼亚州城市人口地理密度图 200 
12.3 地理线图 201 
12.4 地理气泡图202 
12.4.1 绘制地理气泡图 203 
12.4.2 示例：绘制加利福尼亚州城市人口地理密度气泡图 204 
12.5 等高线图205 
12.5.1 绘制等高线图 205 
12.5.2 示例：绘制伊甸火山地形图的等高线图 206 
12.6 本章总结207 
第 13 章 数据学术报告、论文和出版 208 
13.1 实时编辑脚本与学术报告208 
13.1.1 实时编辑脚本介绍 208 
13.1.2 创建实时脚本 209 
13.1.3 编写代码块210 
13.1.4 插入其他元素212 
13.1.5 输出报告212
13.2 使用 ChatGPT 工具辅助制作报告 214 
13.2.1 思维导图在数据学术报告中的作用214 
13.2.2 绘制思维导图215 
13.2.3 使用ChatGPT绘制思维导图 215 
13.2.4 示例：使用Markdown 绘制“基于 
机器学习的信用评分模型研究”思维导图216 
13.2.5 示例：使用 PlantUML绘制“基于机器学习的信用评分模型研究”思维导图219 
13.2.6 使用ChatGPT制作电子表格 222 
13.2.7 示例：制作模型评估指标比较Markdown表格 223 
13.2.8 示例：制作模型评估指标比较CSV表格 224 
13.3 本章总结225 
附录 1 MATLAB 常用函数和工具箱的快速参考指南 226 
附录 1.1 MATLAB常用函数 226 
附录 1.2 MATLAB常用工具箱 229 
附录 2 科研论文配图的绘制与配色 231 
附录 2.1 选择合适的图表类型231 
附录 2.2 善于把握色彩 233 
附录 2.3 字体和字号 236 
附录 2.4 标注清晰 237 
附录 2.5 确保分辨率 237 
附录 2.6 风格一致238

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形绘制；第10章为极坐标相关图形绘制；第11章为3D图形绘制；第12章为地理信息可视化；第13章为数据学
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