Matplotlib fill_between() / fill_betweenx() 函数

fill_between() 用于填充两条水平曲线之间的区域，fill_betweenx() 填充两条垂直曲线之间的区域。

常用于可视化置信区间、不确定性范围、差异区域等。

函数定义

matplotlib.pyplot.fill_between(x, y1, y2=0, where=None,
    interpolate=False, step=None, **kwargs)

matplotlib.pyplot.fill_betweenx(y, x1, x2=0, where=None,
    interpolate=False, step=None, **kwargs)

参数说明

参数	类型	说明
x / y	array	第一个坐标轴的数据点
y1, y2 / x1, x2	array 或 scalar	两条曲线。标量表示常数线。y2 默认为 0，填充到 x 轴
where	array of bool	指定哪些区间需要填充。True 填充，False 不填充
interpolate	bool	若为 True，仅在两条曲线交叉处插值计算精确边界
step	str	阶梯填充：'pre'、'post'、'mid'
color / facecolor	color	填充颜色
alpha	float	透明度
label	str	图例标签
hatch	str	填充图案：'/'、'\'、'\|'、'-'、'+'、'x'、'*'

fill_between 和 fill_betweenx 返回一个 PolyCollection 对象，可用于后续修改或传给 colorbar。

使用示例

示例 1：填充到 x 轴（默认 y2=0）

实例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y = np.sin(x)

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

# 绘制主曲线
ax.plot(x, y, 'b-', linewidth=2, label='sin(x)')
# 填充曲线与 x 轴之间的区域
ax.fill_between(x, y, alpha=0.3, color='blue',
label='Area under curve')

ax.set_title('fill_between: Area Between Curve and X-axis')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('sin(x)')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

示例 2：置信区间（两条曲线之间的区域）

实例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 100)
y_mean = np.sin(x) + 5 # 均值线
y_std = 0.3 + 0.1 * x # 标准差随 x 增大

# 上下界
y_upper = y_mean + y_std
y_lower = y_mean - y_std

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5), layout='constrained')

# 填充均值两侧的置信区间
ax.fill_between(x, y_lower, y_upper,
alpha=0.3, color='steelblue',
label='Confidence Interval')
# 绘制均值线
ax.plot(x, y_mean, 'steelblue', linewidth=2, label='Mean')
# 绘制上下界
ax.plot(x, y_upper, 'steelblue', linewidth=0.5, alpha=0.5)
ax.plot(x, y_lower, 'steelblue', linewidth=0.5, alpha=0.5)

ax.set_title('Confidence Interval (fill_between)')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

示例 3：where 参数条件填充

实例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.linspace(0, 10, 200)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5), layout='constrained')

ax.plot(x, y1, 'blue', label='sin(x)')
ax.plot(x, y2, 'red', label='cos(x)')

# 只在 sin(x) >= cos(x) 的区间填充
ax.fill_between(x, y1, y2,
where=(y1 >= y2), # 条件：y1 高于 y2 时填充
color='blue', alpha=0.3,
label='sin ≥ cos')
# 只在 sin(x) < cos(x) 的区间填充（不同颜色）
ax.fill_between(x, y1, y2,
where=(y1 < y2),
color='red', alpha=0.3,
label='sin < cos')

ax.set_title('Conditional Fill with where Parameter')
ax.set_xlabel('x')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)
plt.show()

示例 4：fill_betweenx 垂直填充

实例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# fill_betweenx 的参数顺序是 (y, x1, x2)
y = np.linspace(0, 10, 100)
x1 = 2 + np.sin(y)
x2 = 4 + np.cos(y) * 0.5

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6), layout='constrained')

ax.fill_betweenx(y, x1, x2, alpha=0.4, color='coral')
ax.plot(x1, y, 'red', linewidth=1.5, label='x1(y)')
ax.plot(x2, y, 'darkred', linewidth=1.5, label='x2(y)')

ax.set_title('fill_betweenx: Vertical Fill')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.legend()
plt.show()

常见问题

where 参数的数据点不够平滑？

当填充区域在 True/False 边界处不精确时，设置 interpolate=True 可以在交叉点处插值计算精确边界。

fill_between 和 stackplot 的区别？

fill_between() 填充两条特定曲线之间，适合展示差值或置信区间。

stackplot() 将多条曲线从 0 开始层层堆叠，适合展示各部分累积总量。

Matplotlib 参考文档

返回顶部

菜鸟教程