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。
5 K9 E4 C) M; e- J* n* \' f% H) F1 常用函数
( F8 S- d1 g' H, S  N
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
2 w6 x% v5 ?* p4 ^7 n* f! S& r1.1 linspace函数
linspace函数用于生成线性等间距矢量。
用法如下
7 P& m, t/ ^, _3 }9 Py = 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)
  u* `9 S* l7 W2 ~+ c! e1 E& N& o/ x* H返回值为150。
3 Y/ W8 w  ^8 k5 F' B9 K) ?, i1.2 meshgrid函数
2 l' s$ ^4 h+ T等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
' _9 B  Q: P$ b: g0 h: ^7 d7 f可采用meshgrid函数。
8 Z5 K' N8 Q9 E; s用法
[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
7 @8 R( i5 [9 C4 D例如
3 K! K. a! @! u" oclc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
* _0 U/ C1 g. _# p& {5 o运行结果为
6 b% P/ ^1 S2 @: H6 H1 w6 B& H- Vy =         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
- ?3 O. H4 {% m) Z" _! O$ m2. contour和contourf函数

3 N/ Q- s! L( p1 @. a2.1 用法
2 h, ]  t4 T/ ~8 \: n& x" Ocontourf(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。
& N0 O* z& H& g. gcontourf(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]。
6 U5 _2 G/ B, \5 {% q) dcontourf(___,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。
. N5 v5 \  v# @( L0 a  o$ Z: ~' fcontourf(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。
& c: i/ q5 W% K& jM = 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)
: j- h7 G- W+ ]8 B/ `+ i0 ~5 g7 ^: o这里绘制  函数在  和  上的图像。
; o6 K' T. A, H4 Q' j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。
  \" _" g) \: O; w. ?1 H2.3 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。
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。
% l- Q. g7 e# F! z1 o/ b5 u/ B2.4 示例3：显示特定层级
8 L' U% h; _' 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])
# c5 Z" _4 G1 X7 b) m$ m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。
" t  Z2 O" B/ w  ^3 @1 `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。
, u1 G+ y* ~9 r: R' [" B: yclc %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')
& Y# q3 I2 V6 {! `+ W6 ~如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
- u6 J# ~2 l) j0 J; `9 lclc %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。
1 E& D9 m- D, J0 j2.6 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)
, b" k3 s- O  i2 @2 o  R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。
9 `' w& w* x1 w( i4 ~7 |  Z, |, i5 FNaN即not a number。
1 T: U" w/ U, w( w( @1 S4 E4 O持续更新，更多文章请见专栏和目录

专栏：MATLAB科学绘图

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8 d8 c0 C) R( w8 d6 C) e+ v/ @MATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
" h; |7 _9 k! z, i. c) s  E

* }1 u6 z4 [- @参考

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