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：
, z* ^& Y6 X$ x

• 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
  2 k/ p+ r" j; L9 X

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

在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1.1 linspace函数
linspace函数用于生成线性等间距矢量。
& @% |# e  ^0 T) H% z0 @用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
: {' p6 q' v4 @9 y& G; l9 v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)
* ^! G& l8 }# J  g返回值为150。
* K7 d& n/ a/ O6 T  n4 Y1.2 meshgrid函数
' k. h: ]2 T( Q/ q' \# ]( z等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
可采用meshgrid函数。
用法
. b, L/ d- \0 c, I* @[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
. s: K, Y' D# u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
4 y1 R* ^; |- q9 I  o2. contour和contourf函数
6 ?, K1 u# ]/ |2 q
2.1 用法
) W# t9 r! T# d7 pcontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
9 K6 ]8 w' ], N; S( 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。
7 @5 B/ y9 I, `2 Hcontourf(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]。
( t) w+ G6 F2 g" gcontourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
0 g  t: V8 k5 n/ R) Bcontourf(___,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。
5 v, M, f6 x+ U: N0 E3 R  rM = 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。
8 U) T- W3 D. K7 [& V; n7 |2.2 示例1
: \9 {& Z3 s& m8 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)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z)
2 Y; l9 z% D, [# g# K% }# u这里绘制  函数在  和  上的图像。
& _* d* c0 T- i0 B+ L+ B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。
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)
# y* A( Q3 Y, l* r3 [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。
& d: {: F. t0 v5 A8 J1 ^. m4 }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。
4 a! T0 P' I2 m( R5 @2.4 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])
# C, G5 N' p8 Z" ~# v0 l/ z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。
2.5 示例4：属性控制
5 b) e! J2 D: o/ B  P' O- b0 M" c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')
# b" O- @* j2 }. a0 `1 g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)
3 R) g* x/ H2 \7 M也能改变线型和线宽。
$ K/ O$ F! I5 Y4 V2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
+ P+ H% m7 g: i0 Q2 tclc %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)
$ Z8 V8 I" X7 _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。
NaN即not a number。
8 I2 X. Z9 i9 b5 l1 c0 H3 k持续更新，更多文章请见专栏和目录

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# n& E9 U4 w5 C6 Z
MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数

0 e% X) ]) N7 {" o) N8 v+ j! g/ D
) M9 u0 V6 v2 [7 @参考

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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