Matlab与Python绘图差异：如何编写等效Matlab的Python代码？

任务一：FFT功率谱绘图错误 #

错误点： #

• 功率谱计算逻辑错误：Matlab中pyy = z.*conj(z) / 512是计算信号的功率谱（幅度平方除以FFT点数），但Python代码写成了pyy = np.conj(z) / 512，缺少与z的相乘操作，导致结果为复数且完全不符合功率谱定义。
• 信号源不匹配：Python中的sin_func未按Matlab逻辑生成，需要和y = sin(a*t) + 2*sin(b*t) + 1.5*sin(c*t)保持一致。
• FFT结果未做合理可视化处理：Matlab的FFT结果是对称的，通常只需展示前半部分正频率区间，且需确保结果为实数。

修正后的Python代码： #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def print_two_graph():
    # 生成与Matlab一致的输入信号
    t = np.arange(-10, 10.1, 0.1)  # 对应Matlab的-10:0.1:10
    a, b, c = 1, 2, 3  # 可替换为自定义输入值
    sin_func = np.sin(a * t) + 2 * np.sin(b * t) + 1.5 * np.sin(c * t)
    
    z = np.fft.fft(sin_func, 512)
    # 正确计算功率谱，取real避免浮点误差导致的虚部
    pyy = (z * np.conj(z)).real / 512
    
    plt.subplot(2, 1, 1)
    plt.plot(sin_func, 'green')
    plt.title('原始信号')
    
    plt.subplot(2, 1, 2)
    # 只展示前半部分正频率区间，符合常规可视化习惯
    plt.plot(pyy[:256], 'red')
    plt.title('FFT功率谱')
    
    plt.tight_layout()
    plt.show()

任务二：指数函数双刻度绘图错误 #

错误点： #

• 横轴不匹配：Matlab中plot(y)以x为横轴，而Python代码里plt.plot(exp_func)默认用0起始的索引作为横轴，导致两条曲线的横轴范围不一致。
• 图例缺失：Matlab代码添加了曲线标注，Python代码未对应添加，且未明确线性/对数刻度曲线的对应关系。
• 绘图逻辑混淆：未确保两条曲线在同一坐标系下的展示逻辑与Matlab一致。

修正后的Python代码： #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def print_exp_graph():
    x_range = np.arange(1.0, 10.0, 0.1)
    exp_func = np.exp(x_range)
    
    plt.subplot(1, 1, 1)
    # 统一用x_range作为横轴，和Matlab逻辑对齐
    plt.plot(x_range, exp_func, label='标准函数')
    plt.semilogy(x_range, exp_func, label='对数函数')
    plt.legend()
    plt.title('指数函数线性与对数刻度对比')
    
    plt.show()

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Денис Попков