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。
  c1 ~$ S0 d! e6 U1 G& C' g1 常用函数
8 P2 Q& I- T& F$ [; o
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
5 @1 K1 e- `* Q1.1 linspace函数
linspace函数用于生成线性等间距矢量。
3 M; X& a2 n+ P% ?  n. Y, B) c用法如下
2 |* E/ d  c# B3 N0 by = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
2 {( p  t+ T0 `y = linspace(0,pi,150);length(y)
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。
5 o) k& \$ t5 S% N可采用meshgrid函数。
用法
4 {0 U; \8 ?* I; l[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
. l% N. O( }# p; [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
6 Y- t1 m* Q* w* Q2. contour和contourf函数
' i$ G2 _$ O. K5 |
5 k: m: w/ E/ b& W0 \9 V8 h2.1 用法
3 U. N9 {3 ?! ~1 x) mcontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
7 A& b3 c4 F/ S! y" h2 w2 @+ L

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]。
0 {0 d7 w" A) c& B5 a, T$ econtourf(___,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。
[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。
6 @  S; G% j! X* W  I0 T2.2 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)
这里绘制  函数在  和  上的图像。
5 p2 u+ T* G0 Z% z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。
, l( F# I+ n3 @  c# m4 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。
, O, a& ^1 L* `# u' }2.3 示例2：改变等高线数目
4 a8 E7 y' E! Y2 S' [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)
  j0 x' v9 {% D" s5 {3 M' |5 m0 t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。
: U% I) k2 H/ v0 L0 E4 C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。
- c1 w5 D  @7 j/ x4 Z' e2.4 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])
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。
9 h1 f. a8 N7 J  E: c; a2.5 示例4：属性控制
& @3 `0 ^" L- R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')
$ m( E  r4 V: `: A! \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。
- s2 {- B3 b: j. @. P5 `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。
% y5 i! x* p9 `) I$ CNaN即not a number。
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6 J9 Z- r2 f5 ~8 E2 aMATLAB画图技巧与实例：目录

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6 ?+ N, Z0 {2 ~) z! x! U
参考
+ @2 M( F7 h6 X  U3 d7 [& \% u

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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