Matlab绘图数据分析与统计：利用绘图进行数据探索

# 1. Matlab绘图基础**

**1.1 Matlab绘图环境介绍**

Matlab是一个强大的技术计算环境，它提供了广泛的绘图功能，用于创建和自定义各种类型的图表。Matlab绘图环境包括一个图形窗口，用于显示图表，以及一个命令窗口，用于输入绘图命令。

**1.2 基本绘图函数和命令**

Matlab提供了各种基本绘图函数和命令，用于创建不同类型的图表。最常用的函数包括`plot`（用于创建折线图）、`bar`（用于创建条形图）和`pie`（用于创建饼图）。这些函数接受数据向量或矩阵作为输入，并生成相应的图表。

# 2. 数据探索性绘图

### 2.1 数据分布图

数据分布图用于展示数据的分布情况，帮助我们了解数据的集中趋势、离散程度和异常值。

#### 2.1.1 直方图

直方图将数据划分为多个区间（称为箱），并统计每个区间内数据的数量。它可以直观地展示数据的分布形状，例如正态分布、偏态分布或均匀分布。

% 生成正态分布数据
data = normrnd(0, 1, 1000);

% 绘制直方图
histogram(data, 20);  % 将数据分成 20 个区间
title('正态分布直方图');
xlabel('数据值');
ylabel('频率');

**代码逻辑分析：**

* `normrnd` 函数生成正态分布数据，其中 0 为均值，1 为标准差，1000 为样本数量。
* `histogram` 函数绘制直方图，参数 20 指定将数据分成 20 个区间。
* `title`、`xlabel` 和 `ylabel` 函数分别设置标题、x 轴标签和 y 轴标签。

#### 2.1.2 散点图

散点图用于展示两个变量之间的关系。每个数据点表示一个观测值，其 x 坐标和 y 坐标分别对应两个变量的值。散点图可以揭示变量之间的相关性、趋势和异常值。

% 生成两个变量的数据
x = 1:100;
y = x + randn(1, 100) * 10;  % 添加随机噪声

% 绘制散点图
scatter(x, y);
title('散点图');
xlabel('变量 x');
ylabel('变量 y');

**代码逻辑分析：**

* `1:100` 生成一个从 1 到 100 的向量，表示变量 x 的值。
* `randn(1, 100) * 10` 生成一个均值为 0，标准差为 10 的正态分布随机向量，并将其加到变量 x 上，模拟变量 y 的值。
* `scatter` 函数绘制散点图，参数 `x` 和 `y` 指定两个变量的值。
* `title`、`xlabel` 和 `ylabel` 函数分别设置标题、x 轴标签和 y 轴标签。

#### 2.1.3 箱线图

箱线图展示数据的分布范围和集中趋势。它包含以下元素：

* 中位数：数据的中点
* 四分位数：将数据分成四等份的三个值（Q1、Q2、Q3）
* 范围：Q3 - Q1
* 异常值：超出范围 1.5 倍的数据点

% 生成数据
data = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150];

% 绘制箱线图
boxplot(data);
title('箱线图');
xlabel('数据值');
ylabel('数据范围');

**代码逻辑分析：**

* `boxplot` 函数绘制箱线图，参数 `data` 指定数据向量。
* `title`、`xlabel` 和 `ylabel` 函数分别设置标题、x 轴标签和 y 轴标签。

### 2.2 关系图

关系图用于展示两个或多个变量之间的关系。它们可以揭示变量之间的趋势、相关性和因果关系。

#### 2.2.1 折线图

折线图将数据点用线段连接起来，展示变量随时间的变化趋势。它适用于连续时间或有序分类数据。

% 生成时间序列数据
time = 1:100;
data = sin(time * 2 * pi / 100);

% 绘制折线图
plot(time, data);
title('折线图