在MATLAB中，`legend` 是一个非常常用的函数，用于在图形中添加图例（Legend）。图例的作用是帮助用户理解不同数据系列或曲线所代表的含义。无论是在绘制二维曲线、柱状图、饼图还是其他类型的图表时，合理使用 `legend` 都能显著提升图像的可读性和专业性。
一、`legend` 函数的基本用法
`legend` 的基本语法如下：
```matlab
legend('标签1', '标签2', ..., '标签N')
```
其中，每个 `'标签'` 对应图中某一条线或某个数据系列。例如：
```matlab
x = 0:0.1:2pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x, y1, x, y2);
legend('sin(x)', 'cos(x)')
```
这段代码会在图中显示两个图例项，分别对应正弦和余弦函数。
二、自动识别图例标签
如果用户没有手动指定标签，MATLAB 会根据 `plot` 函数中输入的数据来自动为图例生成默认标签。例如：
```matlab
plot(x, y1, x, y2);
legend
```
此时，MATLAB 会自动生成如 “Line 1”、“Line 2” 这样的标签。虽然方便，但不够直观，因此建议在绘图时尽量手动指定标签。
三、设置图例的位置与样式
`legend` 不仅可以添加图例，还可以通过参数控制其位置、字体大小、背景颜色等。例如：
```matlab
legend('sin(x)', 'cos(x)', 'Location', 'northwest', 'FontSize', 12)
```
- `'Location'` 可以设置为 `'north'`, `'south'`, `'east'`, `'west'`, `'northeast'` 等，表示图例的位置。
- `'FontSize'` 设置字体大小。
- `'Box'` 可以设置为 `'on'` 或 `'off'` 控制是否显示边框。
四、动态添加图例
在某些情况下，可能需要在绘图过程中逐步添加图例项。例如，在循环中绘制多条曲线，并依次添加对应的标签:
```matlab
for i = 1:3
plot(x, sin(ix));
legend(['sin(' num2str(i) 'x)']);
end
```
不过需要注意的是，每次调用 `legend` 会覆盖之前的图例，因此更推荐在所有绘图完成后统一调用一次 `legend` 函数。
五、多图例与子图中的图例
当在一个图形窗口中绘制多个子图时，可以分别为每个子图添加独立的图例：
```matlab
subplot(2,1,1);
plot(x, sin(x), x, cos(x));
legend('sin(x)', 'cos(x)');
subplot(2,1,2);
plot(x, exp(-x), x, -exp(-x));
legend('exp(-x)', '-exp(-x)');
```
这样可以让每个子图都拥有清晰的图例说明。
六、图例的高级功能
除了基本的标签设置外，`legend` 还支持以下功能：
- 图例可以通过 `title` 函数为图例添加标题。
- 图例内容排序：可以使用 `legend` 的索引方式调整图例顺序。
- 图例隐藏/显示：通过 `legend off` 或 `legend on` 控制图例的显示状态。
七、总结
`legend` 是 MATLAB 图形处理中不可或缺的一部分，它能够有效提升图像的可读性和信息传达效率。掌握其基本用法和高级功能，有助于用户在数据分析和可视化过程中更加高效地展示结果。
无论是初学者还是经验丰富的 MATLAB 用户，都应该熟悉 `legend` 的各种用法，并在实际绘图中加以应用。
