使用R绘制两个曲线下的阴影区域

Question

我在R中编写了以下代码

x=seq(-7,10,length=200)
y1=dnorm(x,mean=0,sd=1)
plot(x,y1,type="l",lwd=2,col="red")
y2=dnorm(x,mean=3,sd=2)
lines(x,y2,type="l",lwd=2,col="blue")

我该如何为两条曲线下的区域（即两条曲线之间的重叠部分）添加阴影？

非常感谢任何建议。

- Muna

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请参见 demo("graphics") 中的第五个示例。 - Roman Luštrik

相关：在两个点之间着色核密度图 - Joshua Ulrich

Answer 1

哦，好吧，@SachaEpskamp 比我更快一步，但这是我不太优雅的解决方案。

shade_under_curve <- function(fun, xmin, xmax, length=100){
  xvals <- seq(xmin, xmax, length=length)
  dvals <- match.fun(fun)(xvals)
  polygon(c(xvals,rev(xvals)),c(rep(0,length),rev(dvals)),col="gray")
}


y1 <- function(x)sapply(x, function(xt)dnorm(xt,mean=0,sd=1))
y2 <- function(x)sapply(x, function(xt)dnorm(xt,mean=3,sd=2))

my.fun <- function(x){sapply(x, function(xt)min(y1(xt), y2(xt)))}

编辑以包含初始图：

plot(y1, -10, 10, col="red")
curve(y2, add=TRUE, col="blue")
shade_under_curve(my.fun, -10, 10, length=1000)

- Andrie

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Andrie非常感谢您的帮助，但是当我尝试运行代码时，无法像您在这里展示的那样获得整个图形。 - Muna

@Amalhelu，感谢您指出这一点。我已经编辑了绘图代码，现在应该可以正常工作了。（我忘记了 curve 不会创建新的绘图）。 - Andrie

Answer 2

加入以下代码行：

polygon(x,pmin(y1,y2),col="gray")

这基本上就像是Photoshop中的铅笔工具一样工作，其中第一个向量x表示x坐标，第二个向量pmin(y1,y2)表示y坐标。pmin函数返回两个向量中每个元素的最小值向量，对应于覆盖区域顶部的y坐标。

编辑：

我更喜欢使用curve()(正如Andrie建议的那样)，它可用于绘制函数曲线。您还可以在绘制时保存其坐标，并以完全相同的方式使用它：

fun1 <- curve(dnorm(x,mean=0,sd=1),type="l",lwd=2,col="red")
fun2 <- curve(dnorm(x,mean=3,sd=2),type="l",lwd=2,col="blue",add=TRUE)
polygon(fun1$x,pmin(fun1$y,fun2$y),col="gray")

- Sacha Epskamp

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+1 很酷。我正要发布我的答案，它相当长！ - Andrie

Answer 3

这里有一个使用ggplot2的解决方案。

library(ggplot2)
x  = seq(-7, 10, length = 200)
y1 = dnorm(x, mean = 0,sd = 1)
y2 = dnorm(x, mean = 3,sd = 2)

mydf = data.frame(x, y1, y2)

p0 = ggplot(mydf, aes(x = x)) +                         
     geom_line(aes(y = y1), colour = 'blue') +
     geom_line(aes(y = y2), colour = 'red') +
     geom_area(aes(y = pmin(y1, y2)), fill = 'gray60')

- Ramnath

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这很好，但是如果我将x值的数量减少到例如20并重新绘制，那么多边形就不再完全适合两条曲线的交点了。我猜这是因为它的顶点是由数据中的x-y值定义的，然而两条线的交点发生在两个x-y值之间。您对我在这种情况下应该怎么做有什么建议吗？ - Nicholas