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：
% S2 Q- F, N" x$ m, D* P6 ]% T) t; H* \

• 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
  - ]: d7 A8 u0 J4 E& h9 E

本文讲述contour和contourf两个函数，用得最广泛，论文中经常能看到。
- b. @1 S& r  N% p; d* d1 常用函数
  O4 f$ W% x$ T% L2 j
3 j( S0 T$ C/ s# |; e' h. z在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
( m7 X& J0 P" |) ^1.1 linspace函数
4 }: w, A+ Z# `6 d' V6 g5 hlinspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
$ D( A9 ?  I! Q$ p& U7 P1 Fy = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
  g/ i: o$ W- m3 O" j9 ?" T/ y用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
2 t1 ?  }& R. jy = linspace(0,pi,150);length(y)
返回值为150。
: ^3 K. ^2 _; C! q! e9 M) X; n$ `1.2 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。
$ _& C: y7 s- ], W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)
+ F3 l3 [; J2 l. Z' q! C例如
1 |) T# k# N, K5 k# Uclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
运行结果为
7 }% ?  i8 O0 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
2. contour和contourf函数
7 }8 T' S3 w& Y8 [* a
- G* E2 y% F5 `3 g. W2.1 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。
& N: n3 h) U' d% D! `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]。
contourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
/ J/ x8 q+ P& H3 F4 J: scontourf(___,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。
; ^: H: f; X$ _  a( L[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。
, @6 ~" j# v4 Y( ]% q6 w+ }2.2 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)
$ t+ X6 [. z! D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。
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)
+ K  s9 t8 E2 S( K( r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。
; @/ A' h  \$ C! ^2 G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
! J; C6 M. d2 z# F+ ^; |0 fclc %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])
2 K  b# o! Z* |% m+ G* a) T* w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 X) P: {3 c% O, }0 z: K; \2 `2.5 示例4：属性控制
7 H. F8 B# r* N( d) A; d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')
, u3 P0 A: k" {) m: `& q4 u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。
3 _1 O2 _+ b4 O0 P7 b+ P6 o2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
: O* r+ \1 P2 Z% N3 Fclc %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。
% N1 u! A" K; W6 p持续更新，更多文章请见专栏和目录
7 Z  c6 ]$ \6 _: ~6 l
" ^4 P2 e% k% Y. M) t专栏：MATLAB科学绘图
* W7 ^6 C% l, Z4 }. w# f
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MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
. C3 e# X, z8 y4 Z3 z# J3 E* l  X8 H; O

参考
8 N& o+ i4 j; B8 G4 i
: }. g) \# J1 H) X, j( R3 @

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

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