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：
- t9 M+ L+ ]( |+ U, o8 b( J: B

• 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

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)
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。
9 n9 F1 P& d+ I& @1.2 meshgrid函数
/ O" f$ E: d3 _' C9 ?, S6 H等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
! n& m7 D  `' @9 ?; i可采用meshgrid函数。
用法
$ S6 ^7 K! Q% V[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
8 q  `  H# t3 v3 _0 n, ~clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
+ N+ ?/ }/ U' p$ z8 E运行结果为
1 o. n% L6 D9 E- M0 N8 Z$ |5 Dy =         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
( D$ J5 O# M4 H, Q( L# e2. contour和contourf函数

2.1 用法
contourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)

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。
1 H0 T( h' w. C; R* Tcontourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
2 M$ ]) J' }. ~. q2 w) m# Gcontourf(___,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。
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。
: @! r  o7 c/ n( R' DM = 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。
7 y- ?% B- L( U" y! q; C[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。
5 Z# g; d- b# p  v4 V) ?( s1 |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。
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。
# u/ ?" M  ?% E1 x0 n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。
& \/ {# M' u- |2 ?1 }/ l2.3 示例2：改变等高线数目
2 J# ?7 o  C4 g9 y8 Gclc %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。
3 ^) v/ l% r! `; H0 N, ~' e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
, }4 T* g  E5 o( b4 u9 |5 I$ 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, [-0.5 0.5])subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, [-0.5 0.5])
6 G) w8 z% R  v# t" L$ y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 F* |, V: t+ d$ [  H, ^0 j2.5 示例4：属性控制
) m, j6 e1 `+ K% z/ w& W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。
& |+ A. x9 Z# @; n3 M, G4 ?" qclc %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')
如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
- G" A& w3 y& O5 ]4 \3 Kclc %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。
8 H& W3 p1 K5 j" s) S2 c0 C2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
6 J& o0 V; W7 z  Dclc %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。
  Z. a, C( K4 R5 z; k持续更新，更多文章请见专栏和目录

- j' q7 M! ~9 T专栏：MATLAB科学绘图
  c: T$ v( n) Z$ t1 H* A
: ~8 l& p' k) Y- l- x* O, f. s% F, M6 PMATLAB画图技巧与实例：目录
6 Y1 ^; w, K- v% O6 m
MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数


参考
& E, G0 S6 V! p' i- l" L; t

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  5 o& L2 s+ C1 g: D& A

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