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
  3 }6 t$ w% ~3 @; d1 S1 p5 f2 z! a

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
) ?5 a6 Z# f! h1 l3 v
) O) L$ m+ T4 q) ]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。
用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
  N2 ]; r" ~& \2 u/ t' Q3 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)
3 V* e& U" o& ^1 `) d3 j返回值为150。
: }, l: Y9 Z1 P: {8 F8 A5 N1.2 meshgrid函数
+ Q( }: ^& s) a0 q3 f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。
3 P$ ~: e1 m+ u3 l. s8 V- t用法
[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
( o" ]7 S) b8 I! |例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
; z( ~0 L. o2 k. [+ Q% w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
6 `: o1 r( _* x
2.1 用法
+ _% e* [; S8 Fcontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
& H2 M- r+ E3 ?

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。
6 ]$ E9 J# ^- J2 Y7 Mcontourf(___,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。
; Q* V' ~4 |0 V  j  t% i% pcontourf(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。
3 A/ I  V! i" l! }2 Y[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。
; P' i6 u4 ]! `  J2.2 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。
. G! D4 K3 o/ P" ^: [* A4 i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。
& z+ q! ^" G: g6 f6 a, o2.3 示例2：改变等高线数目
. F0 |/ _3 s4 n( T5 dclc %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)
7 @# {2 G+ C& z# I5 ?" ^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 n( c: B" T. S1 T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
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。
3 m" n6 C! ]# p% T: }2.5 示例4：属性控制
6 f* @0 C" a# {. I8 w  C3 ~7 [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')
  q+ z6 S$ {( _2 ^0 e如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
( @& H, s1 `2 F. R, 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, '--','linewidth',2)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'-.','linewidth',2)
也能改变线型和线宽。
: P* s) c0 x+ i2 ~. S! h2.6 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。
NaN即not a number。
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专栏：MATLAB科学绘图
( i- J" m& O4 h* R- \7 m" {2 Y
; h. n' w" P2 KMATLAB画图技巧与实例：目录
9 X- W7 [3 d0 K; e: f
MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
( ?+ R7 t/ U; \; f9 v; K

参考

, Y6 R3 Q9 u- b' v( `  S

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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