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：
9 I  X; x5 z- P

• 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
  7 e- M+ p$ z6 n) v7 h

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

- \6 x: N, G8 S& s5 H% A# B( ?  K在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1.1 linspace函数
; B+ q9 V+ t/ a4 Z( `linspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
& t& s3 X) x6 ly = 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。
4 R( h1 b$ K- I- }1 j. Z) j, f1.2 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。
0 N5 A; P: v, x; [, H9 I可采用meshgrid函数。
用法
[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
! f" ~" F0 K# G" u4 o% o例如
) ~8 E  W, Y7 Fclc %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
) r" O& `- y. ?, O0 _$ e' z6 k
2.1 用法
) Q9 K# Y. L" x( t( Econtourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
5 c* S" |; C* o" u

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。
2 l: p/ P* X; Ncontourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
, O+ S" W0 m1 n" o$ m' }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。
. k; L2 C& e9 O3 m0 z% z4 \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。
2.2 示例1
5 I9 a. U7 D7 }% 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)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z)
这里绘制  函数在  和  上的图像。
, K, t3 n! i, O) i8 Z8 M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。
2.3 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)
9 [7 k6 @) y6 @  i- x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。
+ l4 `7 m4 r$ I* d. X1 I5 C3 B, L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。
6 k+ l0 w' f- B9 M2.4 示例3：显示特定层级
$ y9 T0 `# r! n( G$ s2 d6 e0 Xclc %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
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。
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, 4, 'ShowText','on')subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'ShowText','on')
; i% o8 Q8 _# v, X; t0 v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)
" y, C& S$ m# h7 ^8 E: Y: f7 F- n也能改变线型和线宽。
$ I# h# _0 i, _  `2 K2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
  F" F8 [% ], s9 m; `( j: X) r* o: \7 Mclc %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。
% p; Q) ^( V, q4 h! ^, B/ PNaN即not a number。
6 ?3 s# `  y# C5 v; f持续更新，更多文章请见专栏和目录

3 H. \" N; b) d' x- ^5 L$ i专栏：MATLAB科学绘图

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MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
/ ^+ X# F6 A) U
- M, K, f3 w, [
参考
4 K( F6 ~( }8 e- L
0 M/ G3 \, Y# X' S4 U+ W- l( |

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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  7 }5 U- L. m* X! E0 v; R; b