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：
& b' S: p4 E" Q0 M9 _6 W

• 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
  ; L) u7 t3 T: E; P7 j

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
) S4 L  M1 v) e! u# h  x
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
! D& Q$ P6 h4 @# k* |1.1 linspace函数
; n5 M% M% f3 v4 K" a& rlinspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
* b& M' @& x+ c9 ry = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
3 _! M. X, i" Z4 s2 @. B2 J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。
& F  o8 E  n: ~8 d! }) o1.2 meshgrid函数
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。
, L* J' c! g( b+ k8 s用法
  d+ w8 _" x' N0 x+ }[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
1 q1 t# F- D  q& Pclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
运行结果为
+ A' v4 r" Z) q+ U# wy =         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
5 Z, ]+ q( P# w+ }* [3 S6 j1 bcontourf(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。
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]。
4 c+ n' t7 E+ l' j1 u/ p& zcontourf(___,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。
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。
: E6 Y! t$ l0 H) N" f9 z2.2 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。
2 g4 H9 X# d0 ~$ K0 X4 K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。
: u) B: m5 B# g$ R8 k+ e: o2.3 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。
, W* S4 H1 t1 {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。
: m2 e( J* X' u% F/ [2.4 示例3：显示特定层级
) A8 Q- r) T5 S  K& C% b& 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, [-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
2 W- n$ ]# J: 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。
$ m1 y  b2 s' Q" O7 q; 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, 4, 'ShowText','on')subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'ShowText','on')
% k- q; C2 A. ?' |1 @5 o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)
2 K8 f5 e! S& h9 \% Q6 [$ x+ @也能改变线型和线宽。
$ T- I  e( y2 V/ K9 I2.6 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)
. c2 D" Z! W. i$ r" |4 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。
1 N# i( |3 {& }  H# }* l+ i0 N持续更新，更多文章请见专栏和目录
$ s3 v$ r  e5 _0 `7 N% K6 i! b
专栏：MATLAB科学绘图

" F5 ]2 ?# [: L; y5 {MATLAB画图技巧与实例：目录
) w$ S1 T7 G5 |. v6 b/ V
MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数

  E" B4 d- K$ r" E
! M* a! Y" D5 K: S( [. k% Y4 ]. ~参考

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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6 P! K' K7 [) k# T, N