Matlab图中图绘制时如何调整子图位置与大小？

Question

在Matlab中绘制图中图时，如何精确调整子图的位置与大小？使用`axes`函数创建子图后，通过设置`Position`属性可自定义子图的布局。该属性是一个四元素向量 `[left, bottom, width, height]`，分别表示子图相对于父图的左下角位置及宽高比例。例如，`ax2 = axes('Position', [0.6 0.6 0.2 0.2])` 可在主图右上角创建一个小子图。但实际操作中，可能会遇到子图重叠或比例失调的问题。解决方法是：1) 调整主图和子图的 `Position` 参数以避免冲突；2) 使用 `linkaxes` 函数同步子图与主图的轴范围（如需关联显示）；3) 借助 `uipanels` 或 `tiledlayout` 实现更灵活布局。如何优化这些参数以达到最佳视觉效果？

Answer 1

1. 基础概念：了解 `axes` 和 `Position` 属性

在 MATLAB 中，绘制图中图的关键在于掌握 `axes` 函数和其 `Position` 属性的使用方法。`Position` 属性是一个四元素向量 `[left, bottom, width, height]`，分别表示子图相对于父图的左下角位置及宽高比例。

• `left`：子图左边缘与父图左边缘的距离。
• `bottom`：子图底边与父图底边的距离。
• `width`：子图宽度占父图的比例。
• `height`：子图高度占父图的比例。

示例代码如下：

figure;
ax1 = axes('Position', [0.1 0.1 0.8 0.8]); % 创建主图
plot(ax1, 1:10, (1:10).^2); % 绘制主图曲线
ax2 = axes('Position', [0.6 0.6 0.2 0.2]); % 创建右上角小图
plot(ax2, 1:5, ones(1,5)); % 绘制子图曲线
    

如果子图位置或大小设置不当，可能会导致重叠或比例失调。

2. 进阶技巧：避免子图冲突与优化布局

当多个子图需要同时显示时，合理调整 `Position` 参数至关重要。以下是几种常见问题及其解决方案：

1. 子图重叠：通过手动调整 `left` 和 `bottom` 参数，确保每个子图的边界不互相干扰。
2. 比例失调：检查 `width` 和 `height` 的比例是否符合预期，必要时可以将子图的宽高比例设置为固定值（如 `0.2`）。
3. 同步轴范围：如果需要子图与主图的轴范围保持一致，可以使用 `linkaxes` 函数。

示例代码展示如何同步主图和子图的 x 轴范围：

figure;
ax1 = axes('Position', [0.1 0.1 0.8 0.8]);
plot(ax1, 1:10, (1:10).^2);
ax2 = axes('Position', [0.6 0.6 0.2 0.2]);
plot(ax2, 1:5, ones(1,5));
linkaxes([ax1, ax2], 'x'); % 同步 x 轴范围
    

3. 高级应用：借助 `uipanels` 或 `tiledlayout` 实现灵活布局

对于复杂的多子图布局，MATLAB 提供了更高级的工具：

工具	特点	适用场景
`uipanels`	支持嵌套面板，提供更精细的控制。	需要自定义复杂布局时。
`tiledlayout`	自动排列子图，简化布局过程。	需要快速生成规则网格布局时。

使用 `tiledlayout` 的示例代码：

t = tiledlayout(2, 2, 'TileSpacing', 'compact');
nexttile; plot(1:10, rand(1,10), '-o');
nexttile; plot(1:10, rand(1,10), '--x');
nexttile; plot(1:10, rand(1,10), ':*');
nexttile; plot(1:10, rand(1,10), '.-');
    

下面是使用 `uipanels` 的流程图，展示如何嵌套子图：

graph TD
            A[创建主图] --> B[添加 uipanel]
            B --> C[在 uipanel 中创建子图]
            C --> D[调整子图 Position 属性]