MATLAB scatter3、plot3 速度差异

这是关于 MATLAB 如何花费不同的时间来绘制同一件事及其原因。

我在 3D 空间中生成 10000 个点：

X = rand(10000, 1);
Y = rand(10000, 1);
Z = rand(10000, 1);

然后，我使用四种不同方法之一来绘制此图，创建如下图：

我关闭了所有数字并清理了每次运行之间的工作空间，以确保公平。

使用 scatter3 进行批量绘图：

>> tic; scatter3(X, Y, Z); drawnow; toc
Elapsed time is 0.815450 seconds.

使用 scatter3 进行单独绘图：

>> tic; hold on;
for i = 1:10000
    scatter3(X(i), Y(i), Z(i), 'b');
end
hold off; drawnow; toc
Elapsed time is 51.469547 seconds.

使用plot3进行批量绘图：

>> tic; plot3(X, Y, Z, 'o'); drawnow; toc
Elapsed time is 0.153480 seconds.

使用plot3单独绘图：

>> tic; hold on
for i = 1:10000
    plot3(X(i), Y(i), Z(i), 'o');
end
drawnow; toc
Elapsed time is 5.854662 seconds.

MATLAB 在“较长”例程中在幕后做了什么，才需要这么长时间？使用每种方法的优点和缺点是什么？

Edit:感谢 Ben Voigt 的建议（参见答案），我已将drawnow时间上的命令——但这对时代没有多大影响。

运行所需时间的主要区别scatter3 and plot3来自这样一个事实plot3被编译，同时scatter3被解释（正如您在编辑函数时将看到的那样）。如果scatter3也已编译，速度差异会很小。

循环绘图与一次性绘图所需时间的主要区别在于，您将绘图句柄作为轴的子项添加到绘图中（看看get(gca,'Children')），因此您在循环内生成了一个复杂的数组，我们都知道这很慢。此外，您经常调用多个函数而不是一次，因此会产生函数开销的调用。

重新计算轴限制在这里不是问题。如果你跑

for i = 1:10000
    plot3(X(i), Y(i), Z(i), 'o');
    drawnow;
end

这迫使 Matlab 在每次迭代时更新图形（而且速度慢很多），您会看到轴限制根本没有改变（因为默认轴限制是 0 和 1）。然而，即使轴限制开始时不同，它们也不需要多次迭代就能与这些数据收敛。与省略比较hold on，这使得绘图需要更长的时间，因为每一步都会重新计算轴。

为什么有这些不同的功能？scatter3允许您在单个手柄下绘制具有不同标记大小和颜色的点，而您需要一个循环并使用以下命令获取每个点的手柄plot3，这不仅在速度方面是昂贵的，而且在内存方面也是昂贵的。但是，如果您需要单独与不同的点（或点组）进行交互 - 也许您想为每个点添加单独的图例条目，也许您希望能够单独打开和关闭它们等 - 使用plot3循环可能是最好的（尽管很慢）解决方案。