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：
2 C: V6 y' _9 r" ~* ~1 q. K

• 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
  6 j2 R" ?9 C+ X7 ?1 O! F5 v' r5 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。
1 常用函数
9 f( E# A' s, [6 j) \
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
0 v- {$ E( |1 Y1 K( R9 r- i1.1 linspace函数
) T9 p0 H" s0 v5 `7 Wlinspace函数用于生成线性等间距矢量。
$ g4 g! p: e: I$ N) J8 A  K用法如下
y = 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)
. C* D$ \; ]1 U; d3 U1 f4 e返回值为150。
+ |4 Z# e1 T/ f3 ^( A% c1.2 meshgrid函数
. I7 P" ~. e, e1 I$ v+ n等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
- [% h; }% \# `: C4 S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)
例如
/ p0 C: t* u; E9 z- C  Hclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
运行结果为
$ z  [) Z6 I, ~( p0 c" l! ey =         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

2.1 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。
contourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
: g: p4 e: l9 c5 d5 a# `5 C$ Y: Lcontourf(___,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。
0 ~8 L8 S/ |, m* z. Ucontourf(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。
' h# k! V2 k$ _; h8 l1 h; @$ oM = 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
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)
这里绘制  函数在  和  上的图像。
& b, G$ }- j$ o/ Y9 M$ b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。
7 A. l8 |" V# `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)
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。
3 S4 x4 t5 {, J. O' E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
1 U4 m8 h1 C* X. p* 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])
, S: e; |( q! Z+ b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。
* F7 b; B# p% J9 l* [- a9 U9 k2.5 示例4：属性控制
! w( _3 z* Z3 r& 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。
5 E. ?7 ^  i; ]$ {; P$ L- _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')
$ e* L& N9 i9 Y0 T如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
1 `% O. m, L- y; u' D( 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, '--','linewidth',2)subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, 4,'-.','linewidth',2)
也能改变线型和线宽。
- \6 Z$ `- }/ k( O* [# m2.6 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。
2 L" ?2 x8 ]2 p2 y* _* ONaN即not a number。
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4 J2 Q0 G( w% C* F$ s. d专栏：MATLAB科学绘图

( G; U8 H2 _8 O( [! g- ^9 e) Q; gMATLAB画图技巧与实例：目录
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4 r0 k, M. L: d; n; z) d1 z7 wMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
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参考
" c" }7 o6 m9 C; L9 x+ a6 w! d
- y0 {2 G0 S7 S0 S/ x

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