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
  7 l3 S7 S6 S6 R! J" R

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 S! E8 q2 M1 常用函数

在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
- A& g8 {6 ~& V1 j5 w. b1.1 linspace函数
3 c, N  I: Q, U8 Flinspace函数用于生成线性等间距矢量。
6 W8 h* _# H" c  I6 [" b8 R' {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)
8 M$ f  ~( v5 f返回值为150。
8 p. a$ r! [3 B: j$ g1 j4 ?1.2 meshgrid函数
. w# g2 M) r9 O( J3 E7 u等高线图的对象为矩阵，因此需要将向量转化为矩阵。
7 G3 R2 T  _0 E可采用meshgrid函数。
用法
- @1 i& B; a& f( m& ?! A[X,Y] = meshgrid(x,y)[X,Y] = meshgrid(x)[X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)[X,Y,Z] = meshgrid(x)
例如
5 N; N: ?. y# W7 t2 p) A4 _clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
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 ^: c9 m$ Q3 N% i2. contour和contourf函数
9 A# c9 ~2 m( L) s$ ]9 ]6 j
! i2 U+ M5 d, [5 f1 e$ ^2.1 用法
  b& A' m' m) b2 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。
contourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
5 _! T6 I3 K; K/ Scontourf(___,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 [* i0 X8 i; I  q6 ^9 A; O' e& n+ xcontourf(___,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。
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。
2.2 示例1
5 K1 _  q7 H" I2 Z& D6 P1 O# Jclc %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)
" @8 o3 u2 }5 U# w这里绘制  函数在  和  上的图像。
+ }2 @4 Q! a2 q/ ?7 t* n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。
3 M+ a* E4 ^$ ]3 R* O2.3 示例2：改变等高线数目
9 E4 F8 l( t/ 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, 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。
$ u- @& B2 `7 M1 M( w, |2 S. @  w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
* y, p" G3 r1 {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, [-0.5 0.5])subplot(1,2,2)contourf(X, Y, Z, [-0.5 0.5])
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。
( f: s0 ?/ W) h* J; o) X7 kclc %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。
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)
. q( T6 N! N( Y. t% j, h$ v' i也能改变线型和线宽。
6 S* T9 L) j* s9 q0 ?( c3 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。
- f: d: u7 ~/ RNaN即not a number。
& R. f+ c% W" a持续更新，更多文章请见专栏和目录

/ l4 `& }. M+ U. P/ t, G  p- W专栏：MATLAB科学绘图

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+ k1 E$ I5 X- V$ }% V/ PMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
. e, ~/ I7 E& E, J  J" }
! I+ Q1 X5 X( a3 {
1 t  U" A' }) ~& f$ I参考
: R3 z# O8 J) u; j$ s6 I, F7 `

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