matlab画图函数_MATLAB画图技巧与实例（四）：填充图area函数

在科研中，不管是实验数据还是做模拟预测，往往都需要给出数据的置信区间、误差限等值，在画图时需给出误差带。此时，就需要用到填充图，在MATLAB中，可以用area函数实现。

1 area函数的基本用法

area(Y)
area(X,Y)
area(...,basevalue)
area(...,Name,Value)
area(ax,...)
ar = area(...)

区域图将 Y 中的元素显示为一个或多个曲线并填充每个曲线下方的区域。如果 Y 为矩阵，则曲线堆叠在一起，显示每行元素占每个 x 区间的曲线总高度的相对量。
area(Y) 绘制向量 Y 或将矩阵 Y 中每一列作为单独曲线绘制并堆叠显示。x 轴自动缩放到 1:size(Y,1)。Y 中的值可以是数值或持续时间值。
area(X,Y) 绘制 Y 对 X 的图，并填充 0 和 Y 之间的区域。X 的值可以是数值、日期时间、持续时间或分类值。
如果 Y 是向量，则将 X 指定为由递增值组成的向量，其长度等于 Y。如果 X 的值不增加，则 area 将在绘制之前对值进行排序。
如果 Y 是矩阵，则将 X 指定为由递增值组成的向量，其长度等于 Y 的行数。area 将 Y 的列绘制为填充区域。对于每个 X，最终结果是 Y 行的相应值的和。您还可以将 X 指定为大小等于 Y 的矩阵。为了避免 X 为矩阵时出现意外输出，请将 X 的列指定为重复列。
area(...,basevalue) 指定区域填充的基值。默认 basevalue 为 0。将基值指定为数值。
area(...,Name,Value) 使用一个或多个名称-值对组参数修改区域图。
area(ax,...) 将图形绘制到 ax 坐标区中，而不是当前坐标区 (gca) 中。
ar = area(...) 返回一个或多个 Area 对象。area 函数将为向量输入参数创建一个 Area 对象。它会为矩阵输入参数的每一列创建一个对象。
创建 m×n 矩阵的区域图会创建 n 个区域序列对象（即每列一个），而 1×n 向量创建一个区域序列对象。 ^[1]

1.1 示例1

clc
clear all
close all
x = [0:0.01:pi];
y(:,1) = sin(x);
y(:,2) = abs(cos(x));
subplot(1,2,1)
area(y)
xlim([0,314])
subplot(1,2,2)
area(y,-4)
xlim([0,314])

这里我们考虑的是 sin(x) 和 |cos(x)| 两个函数。

area函数的默认基准面是x轴，如上左图所示。要想指定特殊基准面，直接在命宁area(y, basevalue)中，指定basevalue的值即可。这里指定值为-4，如上右图所示。

第一个颜色是sin(x)函数与x轴围成的，第二个颜色是在sin(x)函数基本上，叠加|cos(x)|函数围成的，此时最上面的线相当于sin(x) + |cos(x)|。

又一示例如下。

clc
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close all
x = [0:0.01:pi];
y(:,1) = sin(x);
y(:,2) = (cos(x));
area(y)
xlim([0,314])

可以看出，第二个颜色是两个函数之间的填充。

1.2 示例2

area函数x轴是默认的，但是我们也可以指定其他值，可以是数值、日期时间、持续时间或分类值等等。

上图x值已经了，例如日期。

clc
clear all
close all
t = datetime(2021,1,15) + calweeks(0:20);
x = [0:pi/20:pi];
y(:,1) = sin(x);
y(:,2) = abs(cos(x));
subplot(1,2,1)
area(t,y)
subplot(1,2,2)
area(t,y,-4)

此时，横轴坐标就是日期了。关于时间用法可以参考帮助文档。^[2]

1.3 示例3

area函数默认线型是实线，可以采用 'LineStyle' 命宁直接进行更改。

clc
clear all
close all
x = [0:0.01:pi];
y(:,1) = sin(x);
y(:,2) = abs(cos(x));
subplot(1,2,1)
area(x,y,-0.5)
xlim([0,pi])
subplot(1,2,2)
area(x,y,-0.5,'linestyle','--')
xlim([0,pi])

这里第一个图是默认，第二个图更改为虚线。

1.4 示例四

进一步地，可以更改填充颜色，采用句柄命宁。

如下所示。

clc
clear all
close all
x = [0:0.01:pi];
y(:,1) = sin(x);
y(:,2) = abs(cos(x));
subplot(1,2,1)
h = area(x,y,-0.5,'linestyle','none');
h(1).FaceColor = [0.3 0.8 0.8];
h(2).FaceColor = [0.6 0.2 0.6];
xlim([0,pi])
subplot(1,2,2)
h = area(x,y,-0.5,'linestyle','none');
h(1).FaceColor = [1 1 1];
h(2).FaceColor = [0.6 0.2 0.6];
xlim([0,pi])

左边我们更改了填充区的颜色。但是科研中，有时候，我们只需要两条线之间填充，第一条线与基底无填充，则使第一填充颜色为白色（[1, 1, 1]）即可。

2 应用示例

填充图应用非常广泛。

这里给出一篇JFM（流体力学顶刊）的文章截图^[3]

也是用MATLAB画的。

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MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数

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参考

1. ^https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/area.html
2. ^https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/matlab_prog/plot-dates-and-durations.html
3. ^https://arxiv.org/abs/2007.06228