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 M5 @) w# M+ U0 P: R0 ?1 H1 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)
6 R4 j% }6 s# z& c3 D6 Q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。
1.2 meshgrid函数
6 T* c/ p' w' O2 G2 K等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
# z5 F0 I9 o/ R) V可采用meshgrid函数。
, `% y' A( J/ v2 q8 L8 s用法
- G8 ^( W2 d" E5 H: r[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
运行结果为
; {4 j) c- l! Q! n' _. Fy =         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
- E, A) g( {3 }1 P2 E2. contour和contourf函数
: M; e, E; b% V3 R: }1 U1 i
2.1 用法
/ z/ z  ~' o+ e* Z% vcontourf(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。
6 l* ^. O4 z# j+ U& xcontourf(___,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]。
6 Z3 _0 A2 F! N. U* v# N4 qcontourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
& y0 j7 Z5 v( f- p7 t6 Ucontourf(___,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。
' l7 T3 m; _9 \! \2.2 示例1
7 W. X. l$ W# nclc %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)
0 a& v) [% j$ c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。
4 G& a: h6 l$ t) l9 c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)
) l* M: \- d6 m. w2 `4 ]9 L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。
  B* f: g; C/ s) A# S+ G# w2.4 示例3：显示特定层级
% Q2 X  @! e: v1 Hclc %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])
' E$ C& O. d; T4 m6 E- o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。
- P- i! R$ o4 L( w9 _* j; u2.5 示例4：属性控制
' P5 ], W* X4 f" @5 s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')
如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
) a/ V% \2 E! S4 ^' \# S8 s2 i7 q3 Aclc %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。
# }* }& c: o0 Y8 E5 L& ^- C, @2.6 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。
NaN即not a number。
6 H- w* R: |4 v- u" g1 a4 b0 Y* s/ S持续更新，更多文章请见专栏和目录

专栏：MATLAB科学绘图

* \  K4 Z6 x1 D+ A2 b0 t2 Q. vMATLAB画图技巧与实例：目录

0 `% X' B- s% k" J, `8 h0 a8 }MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
5 a2 j4 E& s! J9 w  B* K
- P# j; Z+ |5 [: C$ }
4 h6 i: i2 Y; n- H5 ]+ X/ v参考
5 G6 m2 V8 s) J* {7 J4 e0 h
( {% c0 Y4 P0 o2 A0 b8 [# x6 c7 q

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
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