柱状图加误差条 python 柱状图如何加误差线

今天我们来介绍使用基于Tikz的pgfplots宏包绘制堆叠图、折线图和误差线的组合图形。

作图分析

本图的难点在于：

• 堆叠柱形图属于 ybar stacked类型的图，而折线图和误差线作图是另一种类型的图，当坐标系设置中有ybar stacked,键值时，pgfplots会将折线图的数据化成矩形堆叠上去，而不是画成线型图。
• 解决方案是分别在两个坐标系中作图，pgfplots会将后面的图叠加到先作的图上，这就是“图层”的机制。两个坐标系的设置也是一个难点，它们的设置要相同，这样才不会出现坐标系不重合的情形。
• 堆叠图的画法在前一篇推文中，已经做了详细介绍，下面只讲误差线的画法。

折线图+误差线的画法

首先解释一些关于误差的概念：
我们通过实验得到的观察值$(x,y)$和真值$(x^\prime,y^\prime)$之间往往有有一个差值，我们常常给出一个误差范围来描述观察值的精确程度。观测值与真值之差的绝对值的上界叫做绝对误差，记作$\epsilon$.
$|x-x^\prime|\le \epsilon_x, |y-y|\le \epsilon_y$

绝对误差占真值的绝对值的比率的上界则称为相对误差：

$\frac{|x-x^\prime|}{|x^\prime|}\epsilon_x, \frac{|y-y^\prime|}{|y^\prime|}\le \epsilon_y$

如何在图形上呈现观测点的误差呢？以$y$坐标为例，只需要在观测点$(x,y)$处画一条从点$(x,y-\epsilon_y)$到点$x,y+\epsilon_y$的线段即可。

本图中数据表Total中给出了三列值，第一二列是$(x,y)$的取值，而第三列就是$y$值的绝对误差。

画误差线的代码只有下面一行：

\addplot+[red!90!black,mark=none]plot [
error bars/.cd,
y dir=both, y explicit,
] table [y error=error] {yEr.dat};
\end{axis}

• [red!90!black,mark=none]中选项说明折线的颜色和标记；
• [error bars/.cd,y dir=both, y explicit,]中第一个键是对数值的设置，y dir=both的含义是显示完整的误差线，另外两种选择：y dir=plus和y dir=minus分别只显示误差线的上半部分和下半部分。y explicit,是为每个观测值指定误差范围，相反地，y fixed=0.1是为所有的观测值指定一个统一的、不变的误差值。

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
legend style={at={(0.5,-0.20)},
anchor=north,legend columns=-1},
ylabel={C(\textup{$\mu$g}\ \textup{g}$^{-1}$)},
symbolic x coords={bDec,Dec, Jan, Feb, Mar,
Apr, May, Jun, Jul, Aug, Sep, Oct, Nov,aNov},
xtick=data,
x tick label style={rotate=45,anchor=east},
xlabel={Month},
ymin=0,ymax=3500,
xmin=bDec,xmax=aNov
]
  \addplot+[red!90!black,mark=none]plot [
error bars/.cd,
y dir=both, y explicit,
] table [y error=error] {yEr.dat};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

合成一张图

将堆叠图和折线+误差线图放在同一个tikzpicture环境中，就能将它们合成为一幅图了，注意要将堆叠图放在前面，折线图+误差线图放在后面，否则会出现折线图被遮挡的意外效果哟！

得到的成图如下:

学习Tikz作图虽然有一定难度，但是从效果来说还是值得我们花时间去学习的！