用python结合matplotlib包,绘制带有误差棒和数值的柱状图,每根柱子配色不同

该博客介绍了如何使用Python的matplotlib库来绘制带有平均值、标准差的柱状图,并实现柱子颜色自定义以及数值标签的添加。代码示例展示了读取Excel数据,计算平均值和标准差,然后创建两个柱状图,每个柱子上显示相应的数值,并设置了误差棒和自定义颜色。最后,保存了生成的图表。

工作需要,时不时需要画柱状图,但是origin画图时不时的有点崩溃,有时候破解版输出图还有水印,因此考虑用python一个脚本把平均值、标准差和绘图一次完成,每根柱子的配色都可以自己设置,每根柱子上面都有对应的数值,且随柱子高低排列。

P.S. origin柱子分别配色需要按住ctrl,同时点击对应柱子,设置颜色。


代码如下:

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
import matplotlib.ticker as ticker

df=pd.read_excel('water contact summarize.xlsx', sheet_name='UV', header=0)
print(df)
std=df.groupby(by='week').std()  #标准差
mean=df.groupby(by='week').mean().round(0).astype('int32') #average,小数点后面没有数字,还需将float转为int,否则会有107.0 这种并非整数
mean.to_excel('mean.xlsx')
print(std)
print(mean)


font1={
   
   'family' : 'Arial', 'size'   : 12}
font2={
   
   'family' : 'Arial', 'size'   : 18}
tick_spacing=1
 
========================================
<think> 首先,用户的问题是基于之前的引用指令。用户查询是:“我想查找在Python中使用Matplotlib绘制带有渐变色的散点图误差的方法 请问Python使用Matplotlib绘制带渐变色的散点图误差的实现方法”。用户提供了几个引用:[1], [2], [3], [4],这些是关于Python绘图的文章标题。 从引用[3]中,特别提到:“用matplotlib带有误差的三维数据散点图(第三维连续变量属性用节点颜色大小表示)——python。” 这直接相关,因为它涉及到用颜色大小表示第三维属性,再加上误差。 用户的问题聚焦在绘制带渐变色的散点图误差。所以,我需要提供如何在Matplotlib中实现这个的方法。 回想Matplotlib的功能: - Matplotlib中的散点图可以使用`scatter`函数,它支持大小颜色的渐变(通过`c`参数指定颜色数组,`cmap`指定颜色映射)。 - 误差可以使用`errorbar`函数添加,但`errorbar`本身支持散点的颜色渐变;它主要用于线条点。 - 引用[3]提到,结合`scatter``errorbar`来创建带有误差渐变色的散点图。 所以,实现方法应该是: 1. 使用`scatter`绘制散点图,设置颜色大小来表示第三维数据(渐变效果)。 2. 然后,使用`errorbar`添加误差,但只显示误差显示额外的点(因为点已经由`scatter`绘制)。 3. Matplotlib中,可以将`errorbar`的参数设置为只显示误差(如`fmt='none'`),以避免绘制额外的点。 步骤概述: - 准备数据:假设有x、y数据,color_data用于颜色渐变,size_data用于点的大小,y_err或x_err用于误差。 - 使用`plt.scatter(x, y, c=color_data, cmap='viridis', s=size_data)`绘制散点图。 - 然后,使用`plt.errorbar(x, y, yerr=y_err, fmt='none', ecolor='gray')`添加垂直误差。如果需要水平误差,使用`xerr`。 - 确保添加颜色条以显示渐变映射。 在回答时,我需要参考用户提供的引用。引用[3]直接相关,所以我应该在回答中自然地引用它。 系统指令: - 使用中文回答。 - 结构清晰。 - 生成相关问题。 - 在引用的段落末尾添加引用标识,如[^3]。 - 数学表达式用$...$或$$...$$,但这个问题太涉及数学,可能需要。 - 尽量保证回答真实可靠。 回答结构: 1. **介绍方法**:简要解释如何结合`scatter``errorbar`来实现。 2. **示例代码**:提供一个简单的Python代码示例。 3. **解释代码**:解释关键部分。 4. **添加引用**:在相关部分添加标识。 5. **生成相关问题**:在最后生成相关问题。 相关问题示例: - 如何自定义颜色映射? - 如何处理三维数据的可视化? - 其他类型的误差?等。 完整回答: - 开头:确认用户需求。 - 主体:提供方法代码。 - 结束:添加相关问题。 </think> ### Python使用Matplotlib绘制带渐变色的散点图误差的实现方法 在Python中,使用Matplotlib绘制带渐变色的散点图误差,可以通过结合`scatter`函数(实现颜色大小的渐变效果)`errorbar`函数(添加误差)来完成。这种方法克服了单独使用`errorbar`时难以控制颜色大小渐变的问题,尤其适合三维数据的可视化(例如,第三维属性用颜色大小表示)[^3]。下面我将逐步解释实现方法,并提供完整的代码示例。 #### 实现步骤 1. **准备数据**: - 假设数据集含: - `x` `y`:散点的坐标(二维数据)。 - `z`:连续变量(第三维),用于控制颜色渐变点的大小。 - `y_err`:y方向的误差值(例如标准差)。 - 需要生成颜色映射(colormap)来创建渐变色效果,Matplotlib提供内置的colormap如`'viridis'`或`'plasma'`。 2. **绘制散点图**: - 使用`scatter`函数绘制散点,通过`c`参数指定`z`数据来控制颜色渐变,`cmap`参数选择颜色映射。 - 通过`s`参数指定点的大小(可直接关联`z`数据)。 - 添加颜色条(colorbar), 以便直观显示颜色与数据的映射关系。 3. **添加误差**: - 使用`errorbar`函数添加误差,设置`fmt='none'`以避免绘制额外的点(因为点已由`scatter`绘制)。 - 通过`yerr`参数指定y方向的误差值,`ecolor`设置误差颜色(如灰色以区分)。 - 如果需要x方向误差,可以使用`xerr`参数。 4. **美化图表**: - 添加标题、轴标签图例。 - 调整布局以确保可读性。 #### 示例代码 下面是一个完整的Python代码示例。代码基于NumPy生成模拟数据,并使用Matplotlib实现可视化: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.cm import ScalarMappable from matplotlib.colors import Normalize # 1. 准备数据(模拟示例) np.random.seed(42) # 确保结果可复现 x = np.arange(1, 11) # x坐标数据 y = np.sin(x) # y坐标数据 z = np.abs(np.cos(x)) * 100 # 第三维数据(用于颜色渐变点大小,缩放后) y_err = 0.2 + np.random.rand(10) * 0.3 # y方向误差值(随机生成) # 2. 创建画布子图 fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6)) # 3. 绘制带渐变色的散点图 # 使用scatter函数,c参数绑定z数据,cmap选择颜色映射,s参数绑定z控制大小 scatter = ax.scatter( x, y, c=z, # 第三维数据控制颜色 cmap='viridis', # 颜色映射(渐变色) s=z, # 第三维数据控制点大小(z已缩放) alpha=0.7, # 设置透明度 label='Data Points' ) # 4. 添加误差 # 使用errorbar函数,fmt='none'绘制点,只显示误差 ax.errorbar( x, y, yerr=y_err, # y方向误差 fmt='none', # 绘制额外点 ecolor='gray', # 误差颜色 elinewidth=1.5, # 误差线宽 capsize=5, # 误差端盖大小 label='Error Bars' ) # 5. 添加颜色条(显示颜色渐变映射) norm = Normalize(vmin=np.min(z), vmax=np.max(z)) # 归一化z数据 cbar = fig.colorbar( ScalarMappable(cmap='viridis', norm=norm), ax=ax ) cbar.set_label('Z Value (Third Dimension)') # 颜色条标签 # 6. 美化图表 ax.set_title('带渐变色的散点图误差', fontsize=14, pad=20) ax.set_xlabel('X Axis') ax.set_ylabel('Y Axis') ax.legend(loc='best') ax.grid(True, linestyle='--', alpha=0.3) plt.tight_layout() plt.show() ``` #### 代码解释 - **数据生成**:代码使用NumPy创建模拟数据集。`x``y`是基础坐标,`z`作为第三维数据(这里用`cos(x)`缩放后生成),`y_err`模拟误差值。 - **散点图绘制**:`scatter`函数的`c=z``cmap='viridis'`实现颜色渐变;`s=z`使点大小随`z`变化(需确保`z`数据缩放合理)。 - **误差**:`errorbar`添加垂直误差(`yerr=y_err`),`fmt='none'`确保覆盖散点。 - **颜色条**:`colorbar`基于`z`数据的范围(`vmin``vmax`)创建渐变映射。 - **输出效果**:运行后,将显示一个图表,其中散点颜色大小渐变表示`z`值,灰色误差表示确定性。 此方法高效可靠,特别适合科学数据可视化,如在实验数据分析中展示测量值误差范围[^3]。如需完整数据集或更多定制(如水平误差),可调整代码中的参数。
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