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
  & |4 W& C+ Z  ?4 X. h7 G' g" D" a

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
' R7 j( }3 X6 \! a, ~  f+ r  ?: T! g
在介绍等高线函数前，先介绍几个常用函数。
& t8 }* Q7 i, n, @& i1.1 linspace函数
* @+ D8 U+ p5 l, B8 M" Rlinspace函数用于生成线性等间距矢量。
+ F( {  U& E7 H* F: [  }2 B用法如下
y = linspace(x1,x2)y = linspace(x1,x2,n)
3 Q( S+ U  M; W7 O9 n5 l用于在两点间均匀产生n个点，默认是100个点。
  U8 U; h+ c/ ^: V1 i# h% S- |; ay = linspace(0,pi,150);length(y)
6 M1 J1 d( V; e5 @5 x  f' N, y1 H返回值为150。
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。
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)
" V6 |9 r& X  {) |8 z例如
clc %更多文章，www.52ocean.cn allclose ally = linspace(0,pi,4);Y = meshgrid(y);yY
8 H9 P1 F* A1 T0 j/ @运行结果为
0 H1 z  s, J9 j/ `  w! V) {# Iy =         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
" I/ W. S; f8 E% h$ z
2.1 用法
/ u& r1 f% T7 E" ^, k" u8 D2 J0 Icontourf(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。
7 J1 h! k) F+ n3 ?% Econtourf(X,Y,Z) 指定 Z 中各值的 x 和 y 坐标。
4 L- R$ j1 i$ X* j" r0 V$ 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]。
contourf(___,LineSpec) 指定等高线的线型和颜色。
" _: @: M- |! B* [+ d% ~1 L% 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。
! p' {' m0 i9 ~* s& T4 |[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。
" G7 P' j" X6 J2 d2.2 示例1
7 [$ b! V' t' b# Y2 l# @$ z% B# ?5 r3 G# tclc %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)
! r" \/ j5 [- H2 W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。
' m/ [0 b$ r" _1 n; K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。
5 v& M: U3 b6 i2.3 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 N0 l2 o, J( @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。
5 Q+ ^7 I9 w9 y5 y3 q& M2.4 示例3：显示特定层级
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。
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')
4 e5 e( H7 x% J6 H如，为每一条等高线添加数值标签，这个用的很多。
6 ^4 G! t; Y( {4 F8 S3 X; F" Pclc %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。
2.6 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)
4 A" {# T0 y4 x& i9 }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。
* ^% a9 L1 ^" ZNaN即not a number。
% F2 h9 s; k# Z2 L+ s/ \1 y+ M( B: R/ c持续更新，更多文章请见专栏和目录

专栏：MATLAB科学绘图

9 K/ ?- R$ z% gMATLAB画图技巧与实例：目录
. P( m' }* v1 ?* Y, d% G2 [
; I# I" ~$ l5 L( i0 }4 S+ W+ t& A  ?$ zMATLAB画图技巧与实例（一）：常用函数
) w. S( j$ v+ d# t3 O3 g/ |2 k
! c0 T; J! R- ~& C' t5 H# J* e
' b8 u  x4 {' C  K- N# B. x  _参考
( E9 t" x5 d5 j; r* Z& h- y  h$ a

• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
• ^MATLAB帮助文档 www.52ocean.cn
  ' ]0 H! L8 C% _! z  ]