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
  " S8 U8 H3 D2 y7 z+ c$ s7 O. j

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
: M3 K1 F1 Z: L$ V' d; P
; ~- j( a$ C/ |+ N. g在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
$ c+ Z: |0 r% c* [2 J1.1 linspace函数
1 |9 b( _, @1 \& V6 h4 f) V* Flinspace函数用于生成线性等间距矢量。
1 x. t& e1 w( |% T用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
6 T* g# S* \: T8 F用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
4 U3 Z- N  Q4 ?7 V. }5 By = linspace(0,pi,150);length(y)
9 M% z: \$ Z( Q, O! ~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。
8 U3 g( O% ?) `' @  e可采用meshgrid函数。
用法
: f9 @2 H) O6 a2 p[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
! }* D4 b. }# D) b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
: K% I! Q4 X+ B+ D  x! Py =         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

2.1 用法
' |/ m4 P# b9 b5 Q; ncontourf(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。
8 P7 g+ g- l, l3 h9 Qcontourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
6 X$ q+ ^7 V. X; M# r) ], ]8 Mcontourf(___,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。
contourf(___,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。
' o" R5 L; d6 y5 t- B: [; Q[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。
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)
2 k0 A1 \5 z& _% C这里绘制  函数在  和  上的图像。
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。
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。
$ i' I; Q4 w4 N3 L% k2.3 示例2：改变等高线数目
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, 14)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 14)
) m- _8 `! C! l  W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。
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 G. f" D5 i8 l" g' c. a& s. k2.4 示例3：显示特定层级
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, [-0.5 0.5])subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, [-0.5 0.5])
+ k# g) d& S* a1 U- q6 l- S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。
' K1 u+ B1 }* Y  N5 `2.5 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。
3 c) @7 j) n; w# Q+ o' F( sclc %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')
; ?: i" y# X- g. o如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
5 M6 I! G1 w' k9 fclc %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)
8 t1 k& Y5 C$ E8 c/ B. b, v也能改变线型和线宽。
2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
5 \4 ]" d3 d8 v7 o1 U" T; c% jclc %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)
  w- ]0 w% J0 N4 u" ~! x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 H* s* J. t! [. }NaN即not a number。
5 e) G: z6 C5 G6 j+ E持续更新，更多文章请见专栏和目录
4 K% v2 G$ z- d2 C
专栏：MATLAB科学绘图
# `8 b2 C, E5 p2 @, L$ \
MATLAB画图技巧与实例：目录

* N5 e" _3 X% uMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
' u3 ?+ z) T9 Y1 {& Z( B
7 |' ~2 s0 `8 ?8 ~8 _0 m
参考

2 k/ s6 k7 i8 a7 z5 u) t- `4 P

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  5 B9 T' d# Q3 b9 H, f

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