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
  ! l1 ~3 D# D/ G6 ?

本文讲述contour和contourf两个函数，用得最广泛，论文中经常能看到。
# Z# {) Q( w- K1 常用函数
3 m9 p0 t: C# y: T1 Y6 e" t# R% [
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
1.1 linspace函数
, ]3 O7 s  ]0 M0 glinspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
6 E& Q! j' ]7 ]y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
, M$ E8 }, J$ @+ E/ @用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
. i: @( A& Z4 U0 @6 ?& ky = linspace(0,pi,150);length(y)
返回值为150。
# m4 U; Z8 E9 y( y8 l1.2 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。
% R% m- R* [2 K6 ]: i( ]* M  K可采用meshgrid函数。
/ N( P) J& _; Z3 T8 v用法
" s8 y7 R! c. p! P* j[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
4 x) K3 ]( _& P" b9 o, F  L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
' {9 B& Y9 O  C3 H, N3 _, f2. contour和contourf函数

2 S7 {. ]) e1 n9 U3 k* v' k2.1 用法
contourf(Z)contourf(X,Y,Z)contourf(___,levels)contourf(___,LineSpec)contourf(___,Name,Value)contourf(ax,___)M = contourf(___)[M,c] = contourf(___)
! G% p/ c' x- L( a7 O! v* t6 h& t

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。
6 L4 U0 @- S6 Z; M. P$ a( c4 bcontourf(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。
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。
5 ?3 f; ?; K6 P8 L8 C  ncontourf(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。
9 Z4 |- Y; [# F$ h5 [4 d, O; |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。
+ i1 \9 E+ x+ U; ]# F9 X' J2 V& x# `% k[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。
) T! H7 q" H: a, W  e0 T2.2 示例1
$ P, v4 i. E4 Q/ ^. J( b  E' cclc %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。
  X- a/ u3 X' [: [* }% j4 t% l2.3 示例2：改变等高线数目
! p. i4 H( X8 a4 Y: g- O% y4 \, ~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)
( r5 k- ]! E9 n  i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。
+ o- Y; ^$ N7 B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
9 I! \( |+ X  ]/ B  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])
2 ~6 N4 V5 b+ d4 z3 e: S. X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')
6 s6 u. ~: |* T! Q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 X+ g0 r9 b! z4 X/ y" w' L6 d也能改变线型和线宽。
2.6 示例5：不显示某些特定值或区域
1 u; M, ^& K6 e$ _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。
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3 g6 p8 H! b0 A4 Y; q. v专栏：MATLAB科学绘图

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# H& {9 v* @* A' E
0 e' X+ w! O2 e5 Y* K( m, X2 CMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数

* m, |7 i& N4 |2 L' z; w
. X* J. Z3 h+ S$ s8 y& K4 U  R参考
3 S" k  {0 E3 m3 Z+ J/ G( h2 e

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