[Matlab] MATLAB画图技巧与实例(二十):等高线图contour和contourf函...

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从本文开始,讲述使用MATLAB绘制等高线图,相关函数包括:* w8 |  M1 T6 e1 c/ v, t5 {- T: [
  • 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# _- n  F& [* e! w& n. r
本文讲述contour和contourf两个函数,用得最广泛,论文中经常能看到。
& S; t7 j3 X6 _, @5 R+ c/ a1 {1 常用函数
* r; m2 C2 l7 M+ O$ E) C% W! Z* O
在介绍等高线函数前,先介绍几个常用函数。
) y2 W6 T1 O6 w1.1 linspace函数
  g8 U0 I9 v, c- Blinspace函数用于生成线性等间距矢量1 k2 C5 z0 O2 ?7 [
用法如下; o+ t4 Z/ `+ \' w1 p
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)7 N7 z/ T0 F. b6 [  c2 v- w, Q
用于在两点间均匀产生n个点,默认是100个点。; m" l, Z9 F) X4 [$ S4 g. C  M
y = linspace(0,pi,150);length(y)
2 ~- g! l  s+ Z( d返回值为150。
% }/ Q2 \$ q" U: G+ @1.2 meshgrid函数8 d3 K6 T3 X4 f6 r) d6 n! F+ z
等高线图的对象为矩阵,因此需要将向量转化为矩阵。
8 B+ a' C- ^2 U8 {5 h0 z可采用meshgrid函数。
- \: o  `4 g  Q* o( K& ?% I2 v用法
3 w& g( ]! ^5 @  G) D% g[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)) v0 S$ K# P, w, z: N" \
例如) ~4 H7 O6 b  l+ A5 q6 a
clc %更多文章,www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
9 A+ c' |! t/ q: @1 F7 j' U; ]运行结果为+ K+ m7 Q2 K3 J' r/ C
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
) s$ I1 I" \5 r0 o2. contour和contourf函数
  [; J2 A% ~4 {& I# j8 A; W
9 c: X. V, z& g$ `8 `$ C! _% ]# q2.1 用法
1 Y3 G1 s" v2 d% ]& vcontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)0 g, Q/ x5 w7 J7 L9 m& v
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。6 P% X5 P2 S. l! d6 n7 }( N8 |3 M1 O
contourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。0 `# Z: ]" H; ?
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]。
- ]# x& z5 m1 |. F! R; ~- o. Mcontourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
4 e/ w8 h+ R" Ucontourf(___,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。
/ Q2 |( Z( U' `) r! d& econtourf(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。
* q& [1 }  G3 x2 o2 W$ u7 E( }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。: S3 Q9 E" ]  j8 c7 B2 Q1 M
[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。+ w$ ]$ {6 C" S+ [; K  a; g
2.2 示例1
: }1 \; c( Q. X  Mclc %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)0 S% x. ^9 b- `' k6 {5 c3 w) X) d
这里绘制  函数在  和  上的图像。5 k% C1 o% G; ~! W4 ]3 y8 ^
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。: e1 O- L! ]; B& j
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。
  P) p' g8 \7 L6 w( T5 e2.3 示例2:改变等高线数目
" W: `6 q. M" N2 l0 oclc %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)! q; ^% X- Z0 T% ~2 b+ }( o
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。. H1 w: B6 Z' m# O5 M$ b
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。8 Y3 ]' W3 P2 x0 a
2.4 示例3:显示特定层级+ Y+ d0 p0 ?0 f0 l2 C7 {8 z/ L& V
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])1 Y1 d  G5 E4 I8 J- C) j
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。
. ~1 C* S8 g$ n2.5 示例4:属性控制  k4 n# z) E% M6 I/ U) T
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。
& t6 G7 E% k7 Q; m' B5 ]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')) o# @4 K* y1 B: G9 ]3 t7 a, G
如,为每一条等高线添加数值标签,这个用的很多。( A1 E' T7 A5 g& x" W9 P( `* o
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)
& I, @0 N1 x4 J9 e- e也能改变线型和线宽
: }+ @; O0 G2 r2.6 示例5:不显示某些特定值或区域% s1 \4 t! `( W) F; w2 C" G
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)' m3 R+ R# t( S8 N$ w9 d
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。
3 v/ h+ w/ T' u, FNaN即not a number。3 p5 w& d( ~4 U- }# r2 R1 x5 d
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! F- x+ o/ I( Y/ G8 }0 T1 V! A$ \1 p0 s" G5 f" B
专栏:MATLAB科学绘图
! \# q7 I. |) \* H
+ S7 o$ i) O/ fMATLAB画图技巧与实例:目录
7 B2 T9 U8 s' T( l1 o
# b9 x3 r+ V# YMATLAB画图技巧与实例(一):常用函数) U! s. k, `& \- ^, b. y
# ^+ R, a0 P$ w/ V$ ?

. S# U* |4 m: ?2 N  e: s( c& P参考- f/ E: N7 b8 |) @, X4 W4 I

/ r7 c, w: F2 a7 m( H) K# L! v  M0 p
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yihua
活跃在2022-11-2
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