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
' Y- l& h7 C6 W" j) R  q
  g0 c7 q! E/ W# m2 ~" E在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1.1 linspace函数
/ B- l; J" H5 D8 Y, ?, j& Jlinspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
) K$ M  p7 g5 R9 ?6 sy = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
6 v$ u% c: w/ S, y5 i0 C; O2 o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)
. {; O* H* W' c9 T7 c返回值为150。
# Z: f6 D2 p( w1.2 meshgrid函数
2 L5 A- u& f7 V) _$ |; U1 }9 D- u' z等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
8 I' I- h) I: {6 h8 S可采用meshgrid函数。
用法
: U/ A, C7 k" O$ d$ b- m[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
- f) G& k! F' S8 q$ a0 t  Mclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
+ A* R8 r$ e0 f8 [/ U/ r. l* v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
( S) \; Z- V& b) S$ w5 b: B% z2. contour和contourf函数
" y1 c' g7 |: J2 V
) `5 u: V& n: o4 b) d; z. k8 Y2.1 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。
; M+ _6 a7 @, U' r% Gcontourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
, C. a2 w8 q; B; l& c0 }" scontourf(___,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。
8 Q- ]" z# Q/ Lcontourf(___,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。
! }' _2 b  }1 J7 F) P3 scontourf(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。
3 a# ]8 X; P5 ]. N[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
" n2 V' y1 M5 bclc %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。
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。
$ T. y* U1 N  u& o8 C2.3 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)
- T0 w. b2 H# i" ]5 A' 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。
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。
. k$ k/ I. Y7 f2.4 示例3：显示特定层级
/ q5 u: Z; L' q2 |2 u% @' 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, [-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
% V! L: n$ d( H8 v1 j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。
7 }+ k/ C7 f# U4 u/ _, w7 sclc %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。
! g7 n9 q7 n' v( I( 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, '--','linewidth',2)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'-.','linewidth',2)
也能改变线型和线宽。
- G9 Z# w; r4 H# D# D" j" Y2.6 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)
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 R+ z! m/ j2 ]$ A8 vNaN即not a number。
( \3 H0 ~6 q+ A0 [  x3 j  ]- \持续更新，更多文章请见专栏和目录

" Y- S4 e: j5 g5 d5 h& a7 X3 x& ^专栏：MATLAB科学绘图

+ w( y4 ]' C0 y4 u2 Y% u, QMATLAB画图技巧与实例：目录
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MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
* D& K  h6 [! u/ y1 S: Q' M

- w0 Y+ O* c/ [; b参考

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  + _0 y& x/ \6 W' }& Y  h( Z' f

- b: x1 N" k/ o/ H: `4 l. l