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：
% M* S; A  L1 Q  N

• 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。
! H9 s/ }& N/ d( O7 }" i1 常用函数

在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1 `6 G1 b# Q7 v7 z! r8 S1.1 linspace函数
6 O# p: f4 ]" P5 e  v( ~linspace函数用于生成线性等间距矢量。
% L  v" b& K  b( x用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
2 F" t2 Z( r( z/ G# O0 P用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
y = linspace(0,pi,150);length(y)
" `. k; x! C. f! S返回值为150。
1.2 meshgrid函数
2 Q( z, |& Z5 B等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
4 [3 P0 C) v' t% M* g. u可采用meshgrid函数。
7 T# @1 p  M$ t0 V- h+ B6 D/ i用法
4 |! [: N) H9 M% S% k' F* C; `[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
. q6 O1 m5 T: e0 B: M  G; K例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
+ i; f, t1 C) h1 l/ F- o$ A" |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
$ G2 K6 L: P$ _- P2. contour和contourf函数
# D0 l" q* N) c- m
3 X9 I4 u2 E/ e. X* a2 S1 \2.1 用法
" r! l7 p8 O- y$ c8 j6 o; A8 Acontourf(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。
contourf(___,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。
; {2 P) L0 t5 S( Scontourf(___,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。
0 D$ A& T9 \8 C- Rcontourf(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。
" N/ n* A3 h2 h2 Z& J" NM = 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。
[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。
4 Q% b4 A$ p3 X0 ~. q$ @6 q/ N2.2 示例1
6 W! @# V' j$ Y! Hclc %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)
' R' L+ n; |6 y7 N0 b* u+ `) i% ]! ^* f6 r这里绘制  函数在  和  上的图像。
+ [3 I% Q8 \# S# j2 v8 {4 F6 z. W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。
. J6 D4 S9 [- ]6 P  s* _7 Z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。
2.3 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)
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。
& ^9 n3 Q! h! F, D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
( p) [& q! E0 N4 }- B4 Z/ N  ~! `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])
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。
- }+ |' ]& _6 ]* E2 @2.5 示例4：属性控制
# P8 y/ Y8 v. a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。
% ?" J+ w9 P( L- F  Iclc %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')
如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
0 I) x; [. c# D$ j% `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)
3 u; y: Y' U( |( W6 s! J" g. o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
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)
: v7 G0 W' D! V: c/ Q6 o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。
/ M9 o' e5 J/ GNaN即not a number。
) ^6 F& `: M# h# F% K持续更新，更多文章请见专栏和目录

专栏：MATLAB科学绘图

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: a: y- a  B9 R: Y. y  w
; V4 K0 l5 ?; J1 V, J, eMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数

) E& W+ |! T' L! f
: |: I9 k4 j0 i3 N) B! \% r参考
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• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  

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