如何使用Plots.jl填充两条曲线之间的区域？

Question

假设我有一条曲线 y，还有两条向量形式的曲线 u 和 l。如何绘制图表：

plot(y, lab="estimate")
plot!(y-l, lab="lower bound")
plot!(y+u, lab="upper bound")

也就是说，这是一个不对称的置信区间？我知道如何使用选项ribbon绘制对称情况，详情请见此处。

- juliohm

Answer 1

当前的答案并不正确。以下是两种正确的方法（截至Plots.jl v1.10.1）：

方法1：使用fillrange

plot(x, l, fillrange = u, fillalpha = 0.35, c = 1, label = "Confidence band")

方法二：使用 ribbon

plot(x, (l .+ u) ./ 2, ribbon = (l .- u) ./ 2, fillalpha = 0.35, c = 1, label = "Confidence band")

(在这里，l和u分别表示“下限”和“上限”的y值，x表示它们共同的x值。) 这两种方法之间的关键区别在于fillrange填充了l和u之间的区域，而ribbon参数是一个半径，即缎带的一半宽度（或者换句话说，中点的垂直偏移量）。

使用fillrange的示例：

x = collect(range(0, 2, length= 100))
y1 = exp.(x)
y2 = exp.(1.3 .* x)

plot(x, y1, fillrange = y2, fillalpha = 0.35, c = 1, label = "Confidence band", legend = :topleft)

让我们在图表上分散y1和y2，以确保我们填充了正确的区域。

plot!(x,y1, line = :scatter, msw = 0, ms = 2.5, label = "Lower bound")
plot!(x,y2, line = :scatter, msw = 0, ms = 2.5, label = "Upper bound")

结果：

使用ribbon的示例：ribbon

mid = (y1 .+ y2) ./ 2   #the midpoints (usually representing mean values)
w = (y2 .- y1) ./ 2     #the vertical deviation around the means

plot(x, mid, ribbon = w , fillalpha = 0.35, c = 1, lw = 2, legend = :topleft, label = "Mean")
plot!(x,y1, line = :scatter, msw = 0, ms = 2.5, label = "Lower bound")
plot!(x,y2, line = :scatter, msw = 0, ms = 2.5, label = "Upper bound")

（这里，x，y1和y2与之前相同。）

结果:

请注意，图例中ribbon和fillrange的标签不同：前者标记中点/均值，而后者标记阴影区域本身。

一些附加说明：

1. OP的答案plot(y, ribbon=(l,u), lab="estimate")是不正确的（至少对于Plots v1.10.1）。我意识到这个主题已经超过3年了，所以也许在OP当时使用的Plots.jl早期版本中它可以工作。

2. 类似于其中一个给出的答案，

plot(x, [mid mid], fillrange=[mid .- w, mid .+ w], fillalpha=0.35, c = [1 4], label = ["Band 1" "Band 2"], legend = :topleft, dpi = 80)

这样做虽然可以实现目标，但会创建两个条带（因此在图例中会出现两个图标），这可能并非OP所要求的。举个例子：

- Leonidas

Answer 2

原文：It turns out that the option ribbon accepts both lower and upper bounds:

翻译：原来选项ribbon接受上下限值：

plot(y, ribbon=(l,u), lab="estimate")

请注意，在ribbon选项中传递l和u，填充区域将对应于y-l和y+u之间的区域。换句话说，l和u应该是与平均曲线y的“偏差”。

- juliohm

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请注意，您需要至少 Plots v0.27.1 才能运行此程序。 - fredcallaway

如果你的错误是对称的，你不需要一个元组，只需要plot(vals, ribbon=errs)就可以了。 - josePereiro

Answer 3

像这样吗？（见这里）。

plot([y y], fillrange=[y.-l y.+u], fillalpha=0.3, c=:orange)
plot!(y)

- Alexander Morley

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谢谢@Alexander。我已经尝试了GR和PyPlot作为后端，但是填充区域除了填充区域之外还有一条线。 - juliohm

Answer 4

@leonidas的答案中的fillrange解决方案可能会带来额外的边界线（至少在Plots v1.35中）。为了删除这样的线条，一个解决方法是指定linealpha = 0，也就是说，

plot(x, l, fillrange = u, fillalpha = 0.35, c = 1, label = "Confidence band", linealpha = 0)

- ya wei