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
  $ s! m5 N( d' k9 d

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。
% ]! ]! K/ Q4 H$ e* `. O1.1 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。
; G3 H0 L6 K' S, dy = linspace(0,pi,150);length(y)
% R' C8 [6 R  z$ _2 l% _' j返回值为150。
1 O( u( a* O+ L/ D1.2 meshgrid函数
5 Z1 j! ]3 y  ~) ]6 S) R( l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 }/ l+ w0 h) n+ H; t& B! D用法
, \3 ~' h& L' S5 [[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
% o, b4 @' j! Xclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
! m6 T4 ?4 l$ E$ c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

2.1 用法
0 r# o5 i' D7 V. X. ycontourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
/ c/ n& F. r4 y0 F& W, c

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。
+ t" H* f; @7 lcontourf(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]。
* f& x! z# o! t6 C; t3 p+ Gcontourf(___,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。
) }8 W! @# o7 l7 Tcontourf(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。
' D% l/ ^# Q# s, R" j+ m# [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
% Y4 C  R  t: h; C# S7 Q/ Rclc %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。
/ r2 \9 k& X6 \' r( N/ p! n) J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。
) q- m- u+ j- u, K- y% Y2.3 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)
2 S, C% Y: |3 I7 ^9 s' U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。
4 D3 n) a( L/ o$ y( H* O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
. \0 n5 P1 A3 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。
# D; S4 B" s; w; R7 ^- S( }: j. 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, 4, 'ShowText','on')subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'ShowText','on')
' C6 U/ ]% Z' P/ ?' 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)
也能改变线型和线宽。
2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
; Z2 Z) ?5 S4 Jclc %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。
  O5 o, H' c. P0 ~4 uNaN即not a number。
7 G3 Z8 i* `  X' x3 J2 b持续更新，更多文章请见专栏和目录
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  H) O: S+ H. @专栏：MATLAB科学绘图
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( ^8 R: p3 V/ {$ vMATLAB画图技巧与实例：目录

MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
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7 C; i5 S9 x* v  F; ?4 v) `参考

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

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