Erstellen von Matplotlib-Fehlerbalkendiagrammen

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Einführung

Fehlerbalken werden in Graphen und Diagrammen verwendet, um den potenziellen Fehler oder die Unsicherheit bei einer Messung oder einem Datenpunkt anzuzeigen. Python Matplotlib ist eine beliebte Datenvisualisierungsbibliothek, die verschiedene Arten von Fehlerbalkendiagrammen bietet. In diesem Lab werden wir lernen, wie man Fehlerbalkendiagramme mit Ober- und Untergrenzen mit Matplotlib erstellt.

VM-Tipps

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Wenn Sie bei der Lernphase Probleme haben, können Sie Labby gerne fragen. Geben Sie nach der Sitzung Feedback, und wir werden das Problem für Sie prompt beheben.

Importieren der erforderlichen Bibliotheken

Wir beginnen mit dem Importieren der erforderlichen Bibliotheken, einschließlich NumPy und Matplotlib.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

Definieren von Daten

Als nächstes werden wir einige Beispiel-Daten definieren, um zu plotten. Hier werden wir ein Array von x-Werten, y-Werten und ihren entsprechenden Fehlerwerten erstellen.

x = np.array([0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0])
y = np.exp(-x)
xerr = 0.1
yerr = 0.2

Erstellen eines einfachen Fehlerbalkendiagramms

Wir werden ein einfaches Fehlerbalkendiagramm mit Standard-Fehlerbalken mithilfe der errorbar-Funktion erstellen. Hier werden wir die x- und y-Werte zusammen mit ihren entsprechenden Fehlerwerten festlegen. Wir werden auch den Linienstil auf gestrichelt setzen.

fig, ax = plt.subplots(figsize=(7, 4))

## standard error bars
ax.errorbar(x, y, xerr=xerr, yerr=yerr, linestyle='dotted')

Hinzufügen von Obergrenzen

Um Obergrenzen zu den Fehlerbalken hinzuzufügen, werden wir das uplims-Parameter der errorbar-Funktion verwenden. Wir werden auch einen konstanten Wert von 0,5 zu den y-Werten hinzufügen, um dieses Diagramm von dem vorherigen zu unterscheiden.

## including upper limits
ax.errorbar(x, y + 0.5, xerr=xerr, yerr=yerr, uplims=True, linestyle='dotted')

Hinzufügen von Untergrenzen

Um Untergrenzen zu den Fehlerbalken hinzuzufügen, werden wir das lolims-Parameter der errorbar-Funktion verwenden. Wir werden auch einen konstanten Wert von 1,0 zu den y-Werten hinzufügen, um dieses Diagramm von den vorherigen zu unterscheiden.

## including lower limits
ax.errorbar(x, y + 1.0, xerr=xerr, yerr=yerr, lolims=True, linestyle='dotted')

Hinzufügen von Ober- und Untergrenzen

Um sowohl Ober- als auch Untergrenzen zu den Fehlerbalken hinzuzufügen, werden wir sowohl das uplims- als auch das lolims-Parameter der errorbar-Funktion verwenden. Wir werden auch einen Marker zum Diagramm hinzufügen, um es von den vorherigen zu unterscheiden.

## including upper and lower limits
ax.errorbar(x, y + 1.5, xerr=xerr, yerr=yerr, lolims=True, uplims=True,
            marker='o', markersize=8, linestyle='dotted')

Hinzufügen von Grenzen zu beiden Achsen (x und y)

Schließlich werden wir Grenzen zu beiden Achsen (x und y) hinzufügen. Wir werden die Parameter xlolims und xuplims verwenden, um Grenzen zu den Fehlerbalken der x-Achse hinzuzufügen.

## Plot a series with lower and upper limits in both x & y
## constant x-error with varying y-error
xerr = 0.2
yerr = np.full_like(x, 0.2)
yerr[[3, 6]] = 0.3

## mock up some limits by modifying previous data
xlolims = lolims
xuplims = uplims
lolims = np.zeros_like(x)
uplims = np.zeros_like(x)
lolims[[6]] = True  ## nur begrenzt an diesem Index
uplims[[3]] = True  ## nur begrenzt an diesem Index

## do the plotting
ax.errorbar(x, y + 2.1, xerr=xerr, yerr=yerr,
            xlolims=xlolims, xuplims=xuplims,
            uplims=uplims, lolims=lolims,
            marker='o', markersize=8, linestyle='none')

Anzeige des Diagramms

Schließlich werden wir das Diagramm mit der show-Funktion anzeigen.

## tidy up the figure
ax.set_xlim((0, 5.5))
ax.set_title('Errorbar upper and lower limits')
plt.show()

Zusammenfassung

In diesem Lab haben wir gelernt, wie man mit Matplotlib Fehlerbalkendiagramme mit Ober- und Untergrenzen erstellt. Wir haben die errorbar-Funktion verwendet, um verschiedene Diagramme mit Ober- und Untergrenzen zu erstellen. Wir haben auch gelernt, wie man Grenzen zu beiden Achsen (x und y) hinzufügt.