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。
1 常用函数
0 g* V+ o. c( u6 L
% \3 g& N/ [2 V1 Q/ `在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
3 N1 n' J& Y+ _( K$ x2 r# T1.1 linspace函数
* x! K& E; i4 o( n& olinspace函数用于生成线性等间距矢量。
( w/ b0 r( Y! F7 Z. _1 M% ^用法如下
y = 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。
y = linspace(0,pi,150);length(y)
返回值为150。
* {2 J5 T* S3 F) m/ C1.2 meshgrid函数
4 F9 Q+ X2 l; j! B等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
+ |' _& u% Z- }- b! M4 E可采用meshgrid函数。
" N3 E1 J2 c( B% X( m用法
1 l& j3 I; B7 H9 a/ B; V( F% p[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
( g4 Y* I7 O% c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
2. contour和contourf函数

) s& L5 \& {4 }( e4 D+ S- P6 t2.1 用法
5 B8 }2 U8 K0 scontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
( B; Y, {/ b1 r2 P" 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。
! a2 S2 x0 r' b" s' L3 _- W7 T0 [contourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
2 o% i+ m5 F+ c+ @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。
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。
% T) K3 s7 o& t, F9 M5 wcontourf(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。
$ @2 G* I6 l% Z1 `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。
2.2 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。
& w1 E4 v& @- L( S% y2 |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。
, y! k# o! N9 Q- d( I9 r2.3 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。
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。
2.5 示例4：属性控制
+ m4 x$ F  g+ |7 A6 T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。
+ ?9 P9 z, K6 S; l) d6 E' 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')
) m% ?( I; r4 ~+ m( a: Y" K+ i. h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)
7 K: ^3 M! b: F* P1 Q也能改变线型和线宽。
7 D9 ]* h+ g) @& d2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
+ J- D  u" q& K, N: G3 Gclc %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)
; R# @" g9 D6 {0 S3 f" M$ x& D3 t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。
9 S4 s3 ~' P1 E/ Z1 _  x( dNaN即not a number。
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* Q" M2 U1 k1 x, `+ t专栏：MATLAB科学绘图
' i$ c, K. G7 C0 `  H0 ~* z
4 ?( \& S$ p4 V( g- v& IMATLAB画图技巧与实例：目录

7 m3 F. Q( w4 iMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
. z, r0 N. A! [3 R5 M6 ?- y8 a
: V" a3 d: Z( l" i# w
& `( i9 [3 M- X1 D参考

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  , }9 E, U9 i, d  O

. v: v) k; v0 k) g" I/ ^