MATLAB画图技巧与实例（二十）：等高线图contour和contourf函...

从本文开始，讲述使用MATLAB绘制等高线图，相关函数包括：

• contour-矩阵的等高线图
• contourf-填充的二维等高线图
• contourc-低级等高线图计算
• contour3-三维等高线图
• contourslice-在三维体切片平面中绘制等高线
• clabel-为等高线图添加高程标签
• fcontour-绘制等高线
  

本文讲述contour和contourf两个函数，用得最广泛，论文中经常能看到。
1 常用函数

6 Z- m/ K2 G9 V4 ?+ g9 {$ Z/ U' T在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1.1 linspace函数
4 C! W( t' Y( H7 n% ^1 ?6 `. o5 clinspace函数用于生成线性等间距矢量。
- A# I$ k  }: n% D; x# P8 f; S用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
8 Q) h; R/ ^3 b; j- q3 n, h  B用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
) r" L9 T% y' N# ^. Wy = linspace(0,pi,150);length(y)
2 p; Z8 r0 s+ N1 y; \& h- _返回值为150。
1.2 meshgrid函数
等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
/ N1 K* Y) L/ }; W' Z8 ?% R6 I8 ^可采用meshgrid函数。
% k! C) p6 l/ z, ?用法
[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
& X" X: B. p3 R6 w& s; m/ M例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
运行结果为
y =         0    1.0472    2.0944    3.1416Y =         0    1.0472    2.0944    3.1416         0    1.0472    2.0944    3.1416         0    1.0472    2.0944    3.1416         0    1.0472    2.0944    3.1416
2. contour和contourf函数

0 X: Q8 v  X6 S, ~2 G  S6 [2.1 用法
contourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)

contourf(Z) 创建一个包含矩阵 Z 的等值线的填充等高线图，其中 Z 包含 x-y 平面上的高度值。MATLAB® 会自动选择要显示的等高线。Z 的列和行索引分别是平面中的 x 和 y 坐标。
contourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
$ b$ m2 I' D* p" Ccontourf(___,levels) 将要显示的等高线指定为上述任一语法中的最后一个参数。将 levels 指定为标量值 n，以在 n 个自动选择的层级（高度）上显示等高线。要在某些特定高度绘制等高线，请将 levels 指定为单调递增值的向量。要在一个高度 (k) 绘制等高线，请将 levels 指定为二元素行向量 [k k]。
contourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
5 G4 z4 `1 N# m* C8 ncontourf(___,Name,Value) 使用一个或多个名称-值对组参数指定等高线图的其他选项。请在所有其他输入参数之后指定这些选项。有关属性列表，请参阅 Contour 属性。
contourf(ax,___) 在目标坐标区中显示等高线图。将坐标区指定为上述任一语法中的第一个参数。
M = contourf(___) 返回等高线矩阵 M，其中包含每个层级的顶点的 (x, y) 坐标。
7 Y! k5 |# b( z% z& q" O7 X[M,c] = contourf(___) 返回等高线矩阵和等高线对象 c。显示等高线图后，使用 c 设置属性。[1][2]

contour和contourf函数用法完全一致。
7 l8 H  I+ ^/ [& _2.2 示例1
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,10,100);y = linspace(0,10,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);subplot(1,2,1)contour(X, Y, Z)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z)
% O# D3 ]8 t  l) u这里绘制  函数在  和  上的图像。
$ g9 i- A( w2 W3 \+ p左图为等高线图，只有线，颜色表示值的大小，黄色表示峰，蓝色表示谷。
1 ]# j7 E/ c6 R6 U- P右图为填充等高线图，色彩较为明艳，比较好看，因此用得比左图多。
- P* B2 {% O$ i4 J2.3 示例2：改变等高线数目
$ G3 j$ `1 @: v" Y% U; k* Mclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,10,100);y = linspace(0,10,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);subplot(1,2,1)contour(X, Y, Z, 14)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 14)
等高线数目是等高线图的重要参数，2.2中的图从最高点到最低点，默认为7个线条。
, m$ v" Q) {( z! o% |8 b这里，数量增加到14。不建议数目太多，看起来感觉乱，Ps密集恐惧症简直要犯了，也不建议太少。
2.4 示例3：显示特定层级
7 {) t9 l7 s: d9 w6 ^8 I' I. M* nclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,10,100);y = linspace(0,10,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);subplot(1,2,1)contour(X, Y, Z, [-0.5 0.5])subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, [-0.5 0.5])
我们可以控制显示区间，例如这里只显示[-0.5 0.5]之间的数据，大于0.5位黄色，小于-0.5白色，深蓝色为中间值。
& X2 ]8 e  ^9 U2.5 示例4：属性控制
在图形句柄中有很多参数可以设定，包括颜色、线型、线宽、标签值等等。
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,10,100);y = linspace(0,10,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);subplot(1,2,1)contour(X, Y, Z, 4, 'ShowText','on')subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'ShowText','on')
) I9 V6 L: ^; v/ @  u( P如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,10,100);y = linspace(0,10,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);subplot(1,2,1)contour(X, Y, Z, '--','linewidth',2)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'-.','linewidth',2)
也能改变线型和线宽。
  a2 i+ w5 `' [# ^' ]2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose allx = linspace(0,8,100);y = linspace(0,5,100);[X, Y] = meshgrid(x,y);Z = cos(5*X/pi) + sin(5*Y/pi);X(45:55, = NaN;Y(:,45:55) = NaN;contourf(X, Y, Z)
论文中经常遇到某些值、区域不想显示出来，留作空白。那么可以让这些区域的坐标或者值抠除即可，采用NaN赋值即可，如上图所示。
# ?0 s/ ~% e8 l. W! @5 o% ONaN即not a number。
3 V2 x) g3 }8 W- ?" F# {$ d持续更新，更多文章请见专栏和目录
/ e. s2 W  s+ [9 z9 S
- V; Z$ T( D$ c+ Y# s8 A专栏：MATLAB科学绘图
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4 @! R$ ^% z: f/ o3 uMATLAB画图技巧与实例：目录

MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数


! V' ~  W  ]$ ?6 E; @7 c参考

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• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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