MATLAB SCI绘图｜阴影误差图画法~

Matlab心得交流 2023年9月14日浏览：1509

效果图

MATLAB SCI绘图｜阴影误差图画法~的图2

阴影误差图介绍

阴影误差图（Shaded Error Plots）是一种专业的数据可视化方式，主要用于展示一组数据点的中心趋势和其围绕该中心的可变性。该类图表广泛应用于科学研究、工程学、经济学和其他需要精确数据分析的领域。阴影误差图不仅提供了数据的均值（或其他中心测度数）位置信息，还通过阴影区域清晰地展示了数据的标准差或其他可变性度量，提供了数据集整体特性的全面视图。

数学和统计学基础

均值（Mean）: 阴影误差图通常以数据集的算数平均值作为中心趋势的代表。
标准差（Standard Deviation）: 这是一种用于量化数据点偏离均值的度量，标准差越大，数据点的分散越广泛。
置信区间（Confidence Intervals）: 尽管不是所有的阴影误差图都采用置信区间，但这是一种常见的方式，用于估计如果多次抽样的话，中心趋势可能会在何处。
矩阵运算和线性代数: 在处理多维数据或进行批量计算时，一些基本的矩阵运算和线性代数知识可能会被用到。

在阴影误差图中，通常通过填充阴影区域来表示标准差或置信区间，而这些阴影区域一般会用透明度（alpha值）来区分不同层次的标准差。例如，1个标准差的范围内的阴影可能会较深，而2或3个标准差的范围内的阴影则可能会相对较浅。

该图表形式的优点在于其直观性和信息量。通过单一的图表，读者可以快速获取数据集的多个统计特性，从而更为准确和全面地理解数据。

绘图源码

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clc; clear; close all;%--------------------------------------------------------------------------% @Author: 好玩的Matlab% @公众号：好玩的Matlab% @Created: 09,10,2023% @Email: 2377389590@qq.com% @Disclaimer: This code is provided as-is without any warranty.%--------------------------------------------------------------------------
% 初始化数据data = randn(50, 80) * 5;x = (1:size(data, 2)) - 40;yP = sin(linspace(-2 * pi, 2 * pi, length(x))) * 20;y = bsxfun(@plus, data, yP) + 60;% 计算标准差和平均值err = std(data);meany = mean(y, 1);% 计算标准差的边界lowerBound1 = flipud((meany - err));upperBound1 = meany + err;lowerBound2 = flipud((meany - 2 * err));upperBound2 = meany + 2 * err;lowerBound3 = flipud((meany - 3 * err));upperBound3 = meany + 3 * err;% 准备用于填充区域的数据xconf1 = [x flipud(x')'];yconf1 = [meany + err flipud((meany - err)')'];xconf2 = [x flipud(x')'];yconf2 = [meany + 2 * err flipud((meany - 2 * err)')'];xconf3 = [x flipud(x')'];yconf3 = [meany + 3 * err flipud((meany - 3 * err)')'];% 选择图类型type = 6;% 创建图形figure('Position', [476 356 1011 516]);hold on;% 根据选择的类型进行绘图switch type    case 1        fHdl = fill(xconf1, yconf1, [0 1 0], 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', .2);        plot(x, meany, 'Color', [0, 1, 0], 'LineStyle', '-', 'LineWidth', 2);            case 2        fHdl(1) = fill(xconf1, yconf1, [0 1 0], 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', .2);        fHdl(2) = fill(xconf2, yconf2, [0 1 0], 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', .2);        fHdl(3) = fill(xconf3, yconf3, [0 1 0], 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', .2);        plot(x, meany, 'Color', [0, 1, 0], 'LineStyle', '-', 'LineWidth', 2);    case 3        plot(x,y,'.','color',[0.5,0.5,0.95]);        plot(x,meany,'LineStyle','-','LineWidth',3,'Color',[0.5,0.5,0.95]);        fHdl=fill(xconf1,yconf1,[0 0 0],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);    case 4        dist = abs(y - meany);        normDist = dist ./ max(dist);        plot(x,meany,'LineStyle','-','LineWidth',2,'Color','k')        scatter(repmat(x,1,row),reshape(y',1,row*col),[],reshape(normDist',1,row*col), 'filled',...            'MarkerFaceAlpha',0.5,'MarkerEdgeColor','none','SizeData',30);        fHdl=fill(xconf1,yconf1,[0 0 0],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);        c = colormap(jet(length(x)));        colorbar    case 5        plot(x,meany,'LineStyle','-','LineWidth',6,'Color',[1,0,0])        plot(x,meany,'o','MarkerSize',8,'MarkerFaceColor','w','MarkerEdgeColor',[1,0,0],'HandleVisibility', 'off')        fHdl=fill(xconf1,yconf1,[0.5,0.25,0.25],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);        line(x, lowerBound1, 'Color', [1 0 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, upperBound1, 'Color', [1 0 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');    case 6        fHdl(1)=fill(xconf1,yconf1,[0.9,0.25,0.25],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);        fHdl(2)=fill(xconf2,yconf2,[0.9,0.25,0.25],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);        fHdl(3)=fill(xconf3,yconf3,[0.9,0.25,0.25],'EdgeColor','none','FaceAlpha',.2);        plot(x,meany,'LineStyle','-','LineWidth',6,'Color',[1,0,0])        plot(x,meany,'o','MarkerSize',8,'MarkerFaceColor','w','MarkerEdgeColor',[1,0,0],'HandleVisibility', 'off')        line(x, lowerBound1, 'Color', [1 0 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, upperBound1, 'Color', [1 0 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, lowerBound2, 'Color', [0 1 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, upperBound2, 'Color', [0 1 0 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, lowerBound3, 'Color', [0 0 1 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');        line(x, upperBound3, 'Color', [0 0 1 0.5], 'LineWidth', 3, 'LineStyle', ':','HandleVisibility', 'off');end% 配置图形属性uistack(fHdl, 'bottom');ax = gca;ax.Box = 'off';ax.XLabel.String = 'X';ax.YLabel.String = 'Y';ax.FontName = 'Times New Roman';ax.GridLineStyle = '-.';ax.GridColor = 'k';ax.XGrid = 'on';ax.YGrid = 'on';ax.LineWidth = 1;ax.XMinorTick = 'on';ax.YMinorTick = 'on';ax.TickDir = 'in';ax.FontSize = 18;