随時更新する予定
最初のおまじない
図を閉じ，データを初期化し，コンソールウィンドウを綺麗にします．
sampleScript.m
%% Start of script
close all; % close all figures
clear; % clear all variables
clc; % clear the command terminal
データをコマンドウィンドウに表示する
セミコロンをつけないだけでも可視化はできるが，disp 関数を使うと丁寧．
sampleScript.m
foo = 'Hello world!';
disp(foo);
hoge = 1:10;
disp(hoge);
data = rand(3,3);
disp(data);
結果
Hello world!
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.7922 0.0357 0.6787
0.9595 0.8491 0.7577
0.6557 0.9340 0.7431
連続した値を出力する
いくつか手法がある．コロン演算子と linspace は挙動が似ている．lispace はデフォルトで入力範囲を100分割する．
sampleScript.m
-5:5
-5:0.1:5
linspace(-5,5)
グラフを描画する
plot を使います．時系列の場合には第一引数に time, 第二引数に data を入れます．
sampleScript.m
time = 1:0.1:10;
data = sin(time);
plot(time, data);
現在の図やグラフのハンドルを取得する
MATLAB のハンドルとは参照やポインタのようなものです．gcf や gca という機能を使うことができます．MATLAB のリファレンス等によく出てくるので覚えたほうが良いでしょう．ちなみに gcf は "Get Current Figure" の略で，gca は "Get Current Axis" の略です．Figure は図全体を示すのに対して，Axis はグラフを示します．
sampleScript.m
time = 1:0.1:10;
data = sin(time);
plot(time, data);
disp(gcf);
disp(gca);
結果
Figure (1) のプロパティ:
Number: 1
Name: ''
Color: [0.9400 0.9400 0.9400]
Position: [360 502 560 420]
Units: 'pixels'
get を使用してすべてのプロパティを表示
Axes のプロパティ:
XLim: [1 10]
YLim: [-1 1]
XScale: 'linear'
YScale: 'linear'
GridLineStyle: '-'
Position: [0.1300 0.1100 0.7750 0.8150]
Units: 'normalized'
get を使用してすべてのプロパティを表示
フォントを変更する
set 関数がよく使われます．gca と組み合わせると使いやすいでしょう．
sampleScript.m
time = 0:0.1:10;
data = sin(time);
plot(time, data);
set(gca,'FontName','Calibri','FontSize',20);
テキストを読み込む
sampleScript.m
fileID = fopen('test.txt','r');
fileData = textscan(fileID, '%s','Delimiter','\n');
fclose(fileID);
読み込んだテキストの行数だけループを回す
sampleScript.m
fileID = fopen('test.txt','r');
fileData = textscan(fileID, '%s','Delimiter','\n');
fclose(fileID);
graphList = fileData{1};
graphListLength = length(graphList);
for index = 1:graphListLength
disp(index);
end
文字列を接続する
strcat と strjoin がある．最近は strjoin がお気に入り．
sampleScript.m
fileID = fopen('test.txt','r');
fileData = textscan(fileID, '%s','Delimiter','\n');
fclose(fileID);
graphList = fileData{1};
graphListLength = length(graphList);
for index = 1:graphListLength
dataName = graphList{index};
dataNameWithExtention = strjoin({dataName, 'csv'}, '.');
end
数値を文字列に変換する
num2str を使う．
sampleScript.m
number = 1.11;
name = num2str(number);
disp(name);
文字列を置換する
strrep を使う．小数などを文字列に変換した際，拡張子のドットと小数点が混ざり都合が悪いときがある．
sampleScript.m
number = 1.11;
name = num2str(number);
disp(name);
replacedName = strrep(name, '.', '_');
disp(replacedName);
組み合わせると読みづらいが短くなる
sampleScript.m
number = 1.11;
name = num2str(number);
disp(name);
replacedName = strrep(name, '.', '_');
disp(replacedName);
combinedName = strjoin({strrep(num2str(number),'.', '_'),'emf'}, '.');
disp(combinedName);
CSVを読み込む
readtable を最近使っています．csvread は文字列に弱いのでおすすめしません．
sampleScript.m
graphData = readtable('timeSeriesData.csv');
time = graphData{:,1};
CSVを出力する
writetable csvwrite dlmwrite あります．こっちは逆に csvwrite をよく使ってます．書式を詳しく設定したい場合には dlmwrite が便利です．
sampleScript.m
t = 0:pi/50:10*pi;
st = sin(t);
ct = cos(t);
figure
plot3(st,ct,t)
data = [st', ct', t'];
csvwrite('trajectory.csv', data);
dlmwrite('trajectory.txt', data, 'delimiter', ',', 'newline', 'pc', 'precision', '%10.5f');
上下に並べてグラフを出力する
subplotを用いる．
sampleScript.m
x = linspace(0,10);
y1 = sin(x);
y2 = sin(5*x);
figure
subplot(2,1,1);
plot(x,y1)
subplot(2,1,2);
plot(x,y2)
グラフの軸を同期させる
linkaxesを使う．図を詳しく見る場合に役に立ちます．
sampleScript.m
x = linspace(0,10);
y1 = sin(x);
y2 = sin(5*x);
figure
ax1 = subplot(2,1,1);
plot(x,y1)
ax2 = subplot(2,1,2);
plot(x,y2)
linkaxes([ax1,ax2],'x')
軸の範囲を決める
xlim等が使えます．
sampleScript.m
x = linspace(0,10);
y1 = sin(x);
y2 = sin(5*x);
figure
ax1 = subplot(2,1,1);
plot(x,y1)
ax2 = subplot(2,1,2);
plot(x,y2)
linkaxes([ax1,ax2],'x')
xlim([1 3])
図を保存する
figure を画像に保存します．fig ファイルで保存してもいいけど，powerpoint 等に貼り付ける場合には emf がおすすめ．
sampleScript.m
x = linspace(0,10);
y1 = sin(x);
y2 = sin(5*x);
figure
ax1 = subplot(2,1,1);
plot(x,y1)
ax2 = subplot(2,1,2);
plot(x,y2)
linkaxes([ax1,ax2],'x')
xlim([1 3])
saveas(gcf,'image','emf');
図に文字を載せる
sampleScript.m
x = linspace(-5,5);
y = x.^3-12*x;
plot(x,y)
xt = [-2 2];
yt = [16 -16];
str = {'local max','local min'};
text(xt,yt + 10,str)
グリッド・ラベル・タイトルを表示する
sampleScript.m
time = 0:0.1:10;
data = sin(time);
figure;
plot(time, data);
xlabel('時間 [s]');
ylabel('値');
title('タイトル');
box on;
grid on;
set(gca,'FontSize',12);
ピークを検出する
sampleScript.m
x = linspace(0,1,1000);
Pos = [1 2 3 5 7 8]/10;
Hgt = [4 4 4 2 2 3];
Wdt = [2 6 3 3 4 6]/100;
for n = 1:length(Pos)
Gauss(n,:) = Hgt(n)*exp(-((x - Pos(n))/Wdt(n)).^2);
end
PeakSig = sum(Gauss);
plot(x,Gauss,'--',x,PeakSig);
[psor,lsor] = findpeaks(PeakSig,x,'SortStr','descend');
findpeaks(PeakSig,x)
text(lsor+.02,psor,num2str((1:numel(psor))'))
for i = 1:length(lsor)
x = lsor(i);
line([x, x], ylim, 'LineStyle','--');
end
データの補間を行う
interp1 が便利
sampleScript.m
x = 0:pi/4:2*pi;
v = sin(x);
xq = 0:0.05:2*pi; %適当な数
subplot(2,1,1);
vq1 = interp1(x,v,xq);
plot(x,v,'o',xq,vq1,':.');
xlim([0 2*pi]);
title('(Default) Linear Interpolation');
subplot(2,1,2);
vq2 = interp1(x,v,xq,'spline');
plot(x,v,'o',xq,vq2,':.');
xlim([0 2*pi]);
title('Spline Interpolation');
ローパスフィルタをかける
sampleScript.m
time = 0:0.01:pi*10;
correctData = sin(time)';
noisyData = sin(time)' + 0.25 * randn(length(time),1);
low = 10;
[B,A] = butter(3,2*low/length(noisyData), 'low');
filteredData = filtfilt(B,A,noisyData);
plot(time, noisyData,'r');
hold on;
plot(time, correctData, 'g');
plot(time, filteredData, 'b');
hold off;
外れ値を削除する
sampleScript.m
time = 0:0.5:99;
x = sin(2*pi*time/100);
x(15) = x(15) - 0.5;
x(50) = x(50) + 0.5;
xFixed = hampel(x);
subplot(2,1,1);
plot(time, x);
subplot(2,1,2);
plot(time, x, time, xFixed);
legend('original', 'fixed');
動画を書き出す
videowriter を使います
sampleScript.m
z = -10*pi:pi/25:10*pi;
x = (cos(2*z).^2).*sin(z);
y = (sin(2*z).^2).*cos(z);
tx = x(1);
ty = y(1);
tz = z(1);
writerObj = VideoWriter('test.mp4', 'MPEG-4');
open(writerObj);
fig = scatter3(tx, ty, tz,'MarkerEdgeColor','k',...
'MarkerFaceColor',[0 1.0 1.0]);
set(fig, 'XDataSource', 'tx');
set(fig, 'YDataSource', 'ty');
set(fig, 'ZDataSource', 'tz');
set(gca, 'Xlim', [-1 1], 'Ylim', [-1 1], 'Zlim', [-40 40]);
set(gca,'nextplot','replacechildren');
for k = 1:length(z)
tx = x(k);
ty = y(k);
tz = z(k);
refreshdata(fig);
frame = getframe(gcf);
writeVideo(writerObj, frame);
end
close(writerObj);
常微分方程式を解く
ode45が便利．ラムダ式を使うこともできる．
lorenz.m
function dx = lorenz(t, x)
% Standard constants for the Lorenz Attractor
sigma = 10;
rho = 28;
beta = 8/3;
% I like to initialize my arrays
dx = [0; 0; 0];
% The lorenz strange attractor
dx(1) = sigma*(x(2)-x(1));
dx(2) = x(1)*(rho-x(3))-x(2);
dx(3) = x(1)*x(2)-beta*x(3);
sampleScript.m
odeFunction = @(t, x)(lorenz(t, x));
maxTime = 60;
[t, y] = ode45(odeFunction, [0 maxTime], [10 10 10]);
titleString = 'testScript';
figure1Title = strcat('XYZ 3DPlot', titleString);
figure1 = figure('Name', figure1Title);
axes1 = axes('Parent',figure1);
hold on;
plot3(y(:,1), y(:,2), y(:,3),'Color',[0 0 1]);
title(titleString);
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
view(axes1,[45.3 20.4]);
grid on;
box on;
hold off;