Функция Matplotlib errorbar()

Matplotlib 参考文档 Справочная документация Matplotlib

errorbar()Используется для построения линейных графиков с планками погрешностей, отображающих диапазон неопределенности измеренных значений в точках данных.

Широко используется в научных экспериментах, статистическом анализе и визуализации инженерных данных.

Определение функции

Интерфейс pyplot

matplotlib.pyplot.errorbar(x, y, yerr=None, xerr=None, fmt='',
    ecolor=None, elinewidth=None, capsize=None, barsabove=False,
    lolims=False, uplims=False, xlolims=False, xuplims=False,
    errorevery=1, capthick=None, *, **kwargs)

Интерфейс Axes

Axes.errorbar(x, y, yerr=None, xerr=None, fmt='', ecolor=None,
    elinewidth=None, capsize=None, barsabove=False, lolims=False,
    uplims=False, xlolims=False, xuplims=False, errorevery=1,
    capthick=None, *, **kwargs)

Описание параметра

Параметр	Type	Описание
x, y	массивоподобный	Координаты точки данных
yerr / xerr	float или array-like	Погрешность в направлении y/x. Скаляр означает одинаковую погрешность для всех точек; массив означает независимые погрешности для каждой точки. Двумерный массив может задавать нижнюю и верхнюю погрешности как [lo, hi].
fmt	str	Строка формата для точек данных, например 'o' (круг), 's' (квадрат), 'o-' (круг + линия).
ecolor	color	Цвет линий планок погрешностей.
elinewidth	float	Ширина линий планок погрешностей.
capsize	float	Длина концевых линий планок погрешностей (в точках).
capthick	float	Толщина концевых линий планок погрешностей.
barsabove	bool	Если True, планки погрешностей рисуются поверх точек данных.
lolims / uplims	массивоподобный объект из bool	Отметить нижний/верхний предел по направлению y (только односторонние стрелки).
xlolims / xuplims	массивоподобный объект из bool	Отметить нижний/верхний предел по направлению x.
errorevery	int	Рисовать планки погрешностей через каждые несколько точек данных (уменьшает визуальную загромождённость при плотных данных).

errorbar() возвращаетErrorbarContainerобъект, содержащий(plotline, caplines, barlinecols), позволяя отдельно получать доступ к основной линии и линиям планок погрешностей.

Примеры использования

Пример 1: базовые планки погрешностей

Пример

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
y = np.array([3.5, 5.2, 4.8, 6.1, 7.3])
y_err = np.array([0.3, 0.5, 0.4, 0.6, 0.5]) # Погрешность для каждой точки

fig, ax = plt.subplots(layout='constrained')

# Нарисовать линейный график с планками погрешностей
ax.errorbar(x, y, yerr=y_err,
fmt='o-', # Кружки + линия
color='steelblue',
ecolor='gray', # Цвет планок погрешностей
elinewidth=1.5, # Толщина линий планок погрешностей
capsize=5, # Длина концевых штрихов
capthick=1.5,
markersize=8,
label='Измерение')

ax.set_title('График с планками погрешностей по y')
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

Пример 2: Неравные погрешности (разные верхние и нижние)

Пример

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.arange(5)
y = np.array([10, 12, 9, 15, 13])

# Двумерный массив: первая строка — погрешность нижней границы, вторая строка — погрешность верхней границы
y_err = np.array([[0.5, 0.8, 0.6, 1.0, 0.7], # Нижняя погрешность
[1.5, 1.2, 2.0, 0.8, 1.3]]) # Верхняя погрешность

fig, ax = plt.subplots(layout='constrained')

ax.errorbar(x, y, yerr=y_err,
fmt='s', # Квадратный маркер, без линии
color='coral',
ecolor='black',
capsize=6,
markersize=10,
markerfacecolor='white',
markeredgewidth=1.5,
label='Асимметричная ошибка')

ax.set_title('Асимметричные полосы ошибок (разные верхняя/нижняя)')
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

Пример 3: Двунаправленные полосы ошибок (ошибки в направлениях x и y)

Пример

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

np.random.seed(42)
x = np.arange(8)
y = 2 * x + 1 + np.random.randn(8) * 2
x_err = np.full(8, 0.3) # ошибка по направлению x (одинаковая для всех точек)
y_err = np.random.rand(8) * 3 # ошибка по направлению y (разная для каждой точки)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(7, 5), layout='constrained')

ax.errorbar(x, y,
xerr=x_err, # ошибка по направлению x
yerr=y_err, # ошибка по направлению y
fmt='o',
color='#8e44ad',
ecolor='gray',
capsize=4,
markersize=8,
label='Ошибка 2D')

ax.set_title('Усы погрешностей в направлениях X и Y')
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

Пример 4: использование errorevery для уменьшения визуального загромождения

Пример

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Плотные точки данных (100 точек)
x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x) + np.random.randn(100) * 0.1
y_err = np.full(100, 0.15)

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 4),
layout='constrained')

# Левый график: показывать усы погрешностей для каждой точки (слишком плотно)
ax1.errorbar(x, y, yerr=y_err, fmt='o', markersize=3,
capsize=2, elinewidth=0.5, errorevery=1)
ax1.set_title('errorevery=1 (слишком плотно)')

# Правый график: показывать ус погрешности каждые 8 точек
ax2.errorbar(x, y, yerr=y_err, fmt='o', markersize=3,
capsize=2, elinewidth=0.5, errorevery=8)
ax2.set_title('errorevery=8 (более чистый)')

for ax in [ax1, ax2]:
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')
ax.grid(True, alpha=0.3)

plt.show()

Часто задаваемые вопросы

Различные формы yerr?

Скаляр: одна и та же ошибка для всех точек.

Одномерный массив (N,): симметричная ошибка для каждой точки (верхняя и нижняя совпадают).

Двумерный массив (2, N): первая строка — нижняя ошибка, вторая строка — верхняя ошибка.

Что делать, если вы не хотите линии между точками данных?

будетfmtЗадайте формат только с маркерами, например,'o'、's'、'^', опустив часть со стилем линии.

Matplotlib 参考文档 Справочная документация Matplotlib

Другие расширения