MATLAB｜科研绘图｜山脊图

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4 X3 e, ]5 Q* y4 Y. A好玩的matlab
0 z! d2 c" I  x带你解锁不一样的matlab新玩法
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& T& u% o0 p6 \  i今天介绍一下山脊图，喜欢此推文的小伙伴们记得点赞+关注+分享！【尊重作者劳动成果，转载请注明推文链接和公众号名】上周去逛了一下商店看见一个笔架

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这突然让我想起，这个不就像科研绘图的山脊图嘛，于是我打算用 MATLAB 复刻一个。

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0 F4 [. J0 G/ U  K0 \8 c效果图
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山脊图介绍山脊图（Ridge Plot），也被称为Joy Plot，是一种用于可视化数据分布的图表，特别是用于显示多个组的分布情况。在这种图表中，每个组的数据分布都通过平滑的密度曲线来表示，这些曲线沿着垂直轴堆叠，形成类似山脊的视觉效果。山脊图是核密度估计（KDE）的一个应用，它提供了比传统的条形图或直方图更平滑的数据分布视图。
用途：山脊图主要用于展示和比较不同组或类别内数据的分布情况。它特别适合于以下情境：
- N' ]6 `% u* Q! T* J比较多个分布：当需要展示和比较多组数据的分布形状时，山脊图能够直观地展示出分布之间的差异。
展现趋势变化：在时间序列数据中，山脊图可以用来展示数据随时间的变化趋势。
/ D& `; u2 z: K5 Y2 ?优化空间利用：通过堆叠的方式，山脊图能在有限的空间内展示大量的分布信息。
/ ^9 ^8 v  C/ N, a& ]# y$ j缺点：
可读性：对于不熟悉这种图表的观众来说，山脊图可能难以理解和解读。
叠加问题：当曲线重叠较多时，可能会导致图表的某些部分难以区分。
! ]4 a: Q1 X( e* e% C1 \3 B数据量限制：对于数据量非常大的数据集，山脊图可能不那么有效，因为过多的曲线会使图表变得杂乱。
应用场景：
, v, P) A+ C/ Q0 j" m% g时间序列分析：在金融、经济、气象等领域，用于展示某个变量随时间的变化趋势。
社会科学：比如在选举数据分析中，展示不同候选人或党派在不同地区或人群中的支持率分布。
生物医学：用于展示不同实验组或治疗方法下的生物统计数据分布。
绘图教程线条山脊图

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLable= {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June','July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};colors=makeColorMap([0,0,0;1,1,1],12);figure('Position',[476 246 511 620])p=0.15;yTick=(1:size(data, 2))*p;for i = 1:size(data, 2)    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    f=f+i*p;    pHandle=plot(x, f, 'LineWidth', 1.5,'color',colors(i,:));    hold on;    yline(yTick(i),'-.','LineWidth',1,'Color',pHandle.Color,'HandleVisibility','off')endgrid off;box off;legend(lgLable,'box','on','Color',[1,1,1]*0.95,'EdgeColor','none');set(gca, 'YTick',yTick , 'YTickLabel',lgLable,'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname','Times new Roman','color',[1,1,1]*0.9);xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');hold off;

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填充山脊图

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLable= {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June','July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};% colors=makeColorMap(winter,size(data, 2));colors=makeColorMap(jet,size(data, 2));figure('Position',[476 246 511 620])p =0.2;hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    pHandle = plot(x, fShifted,'color',colors(i,:),'LineWidth', 1.5,'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'Color', colors(i,:),'HandleVisibility', 'off')    Xfill = [x, fliplr(x)];    Yfill = [fShifted, ones(1, length(x)) * i * p];    fill(Xfill, Yfill, pHandle.Color, 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3);endyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLable, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname','Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');ax = gca;hold off;?

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& W) ^4 X; D3 V; j$ f3D填充山脊图

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel= {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June','July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};p = 0.2;xTick=(1:size(data, 2))*p;figure('Position',[476 246 511 620])hold on;colors=makeColorMap(hsv,size(data, 2));legendHandles = zeros(size(data, 2), 1);for i = 1:size(data, 2)    [f, y] = ksdensity(data(:, i));    xShifted = i * p;    plot3(xShifted * ones(size(f)), y, f, 'LineWidth', 1.5, 'Color', colors(i,:), 'HandleVisibility', 'off');    Yfill = [y, fliplr(y)];    Xfill = [xShifted * ones(1, length(y)), xShifted * ones(1, length(y))];    Zfill = [f, zeros(size(f))];    legendHandles(i)  = fill3(Xfill, Yfill, Zfill, colors(i,:), 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3); endgrid off;box on;legend(lgLabel,'box','on','Color',[1,1,1]*0.95,'EdgeColor','none','FontName','Times New Roman','location','best');set(gca, 'XTick',xTick, 'XTickLabel',lgLabel,'FontName','Times New Roman','linewidth',1)xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');zlabel('ZZZ-Value');title('Ridge Plot');view([-83.4000   71.6830])hold off;

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不同核山脊图、添加边际散点密度

data = randn(100,3)+[ 20  24 28];colors=makeColorMap(jet,size(data, 2));figure('Position',[476 246 511 620])p=0;hold on;yTick=(1:size(data, 2))*p;lineLength = 0.02; % 竖线的长度for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    pHandle = plot(x, fShifted, 'color', colors(i,:), 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'Color', colors(i,:), 'HandleVisibility', 'off');    Xfill = [x, fliplr(x)];    Yfill = [fShifted, ones(1, length(x)) * i * p];    fill(Xfill, Yfill, pHandle.Color, 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3);    for j = 1:length(data(:, i))        line([data(j, i), data(j, i)], [i * p, i * p + lineLength], 'Color', pHandle.Color, 'LineWidth', 1);    endendgrid off;box off;ax=gca;set(ax,'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname','Times new Roman','color',[1,1,1]*0.9);ax.YLim=[0,1];ax.XLim=[15,32];xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');hold off;
6 u# m5 ^4 k% {6 S7 ~

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+ v; u& O  |; V& C/ b8 G横坐标方向、全局渐变的散点图

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel={'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June',    'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};p = 0.2;numColors = 256;% 创建一个从紫色到红色再到黄色的颜色映射colorMap =makeColorMap([0.1490    0.0353    0.5608;0.7305    0.2500    0.4922;0.9569    0.9490    0.1765],numColors);% 计算全局的x轴范围xMin = min(data, [], 'all');xMax = max(data, [], 'all');figure('Position',[476 246 511 620])hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f(i,:), x] = ksdensity(data(:, i), 'Kernel', 'triangle');    fShifted = f(i,:) + i * p; % 偏移每个分布    plot(x, fShifted, 'LineWidth', 1.5, 'color', 'k', 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'HandleVisibility', 'off');    for j = 1:length(x)-1        Xfill = [x(j), x(j+1), x(j+1), x(j)];        Yfill = [i * p, i * p, fShifted(j+1), fShifted(j)];        % 计算当前点的颜色比例        colorRatio = (x(j) - xMin) / (xMax - xMin);        colorIdx = min(numColors, max(1, round(colorRatio * (numColors - 1)) + 1));        fill(Xfill, Yfill, colorMap(colorIdx, :), 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.9);    endend% 设置轴标签和标题yTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname','Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');% 设置颜色条colormap(colorMap);cBar = colorbar;cBar.TickDirection = 'out';cBar.LineWidth = 1;cBar.TickLength = 0.02;cBar.FontName = 'Times new Roman';caxis([xMin,xMax]);hold off;
. e  G# |! \% V- }% A* B  u  ?

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# q1 i$ P0 i* e  z) n横坐标方向、单核渐变图

data = randn(100,12) + [20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};numColors = 256; % 颜色数量colors = jet(numColors); % 使用jet颜色映射figure('Position',[476 246 511 620])p = 0.2;hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    plot(x, fShifted, 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'HandleVisibility', 'off');    colorGradient = linspace(1, numColors, length(x));    for j = 1:length(x)-1        Xfill = [x(j), x(j+1), x(j+1), x(j)];        Yfill = [i * p, i * p, fShifted(j+1), fShifted(j)];        fill(Xfill, Yfill, colors(round(colorGradient(j)), :), 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.7);    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, 'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');colormap(colors);cBar = colorbar;cBar.TickDirection = 'out';cBar.LineWidth = 1;cBar.TickLength = 0.02;cBar.FontName = 'Times new Roman';hold off;
( B, V* d; ^# F

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/ M' r9 E+ E/ K+ N3 y* _- C每个山脊图设置不同颜色，且添加边际散点图

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLable = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};figure('Position', [476 246 511 620])p = 0.3;lineLength = 0.04; % 竖线的长度colors=makeColorMap(hsv,size(data, 2));hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    pHandle = plot(x, fShifted, 'color', colors(i,:), 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'Color', colors(i,:), 'HandleVisibility', 'off');    Xfill = [x, fliplr(x)];    Yfill = [fShifted, ones(1, length(x)) * i * p];    fill(Xfill, Yfill, pHandle.Color, 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3);    for j = 1:length(data(:, i))        line([data(j, i), data(j, i)], [i * p, i * p + lineLength], 'Color', 'k', 'LineWidth', 1);    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLable, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');

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1 l0 }+ Z' J0 w& g每个山脊图设置不同颜色单核横向颜色渐变

data = randn(100,12)+[ 20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', ...    'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};p = 0.2;numColors = 256;% 创建12个不同的颜色映射，每个月一个colorMaps = cell(1, 12);colorList={parula,turbo,hsv,hot,cool,spring,summer,autumn,winter,gray,bone,copper,pink,jet,lines,colorcube,prism,flag};for i = 1:12    colorMaps{i} = makeColorMap(colorList{i}, numColors);end% 计算全局的x轴范围xMin = min(data, [], 'all');xMax = max(data, [], 'all');figure('Position', [476 246 511 620])hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f(i,:), x] = ksdensity(data(:, i), 'Kernel', 'triangle');    fShifted = f(i,:) + i * p; % 偏移每个分布    plot(x, fShifted, 'LineWidth', 1.5, 'color', 'k', 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'HandleVisibility', 'off');    currentColorMap = colorMaps{i};    for j = 1:length(x)-1        Xfill = [x(j), x(j+1), x(j+1), x(j)];        Yfill = [i * p, i * p, fShifted(j+1), fShifted(j)];        colorRatio = (x(j) - xMin) / (xMax - xMin);        colorIdx = min(numColors, max(1, round(colorRatio * (numColors - 1)) + 1));        fill(Xfill, Yfill, currentColorMap(colorIdx, :), 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.9);    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');hold off;

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& J; n; [3 Y- v& S山脊图的 Y值映射颜色变化

data = randn(100,12) + [20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};numColors = 100; % 颜色数量colors =makeColorMap(jet, numColors);figure('Position',[476 246 511 620])p = 0.2;hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    plot(x, fShifted, 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'HandleVisibility', 'off');    % 计算整个分布的最小和最大纵坐标    minY = min(fShifted);    maxY = max(fShifted);    for j = 1:length(x)-1        Xfill = [x(j), x(j+1), x(j+1), x(j)];        Yfill = [i * p, i * p, fShifted(j+1), fShifted(j)];        avgY = mean(Yfill(3:4));         colorIdx = round(((avgY - minY) / (maxY - minY)) * (numColors - 1)) + 1;        fill(Xfill, Yfill, colors(colorIdx, :), 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.6);    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, 'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');colormap(colors);cBar = colorbar;cBar.TickDirection = 'out';cBar.LineWidth = 1;cBar.TickLength = 0.02;cBar.FontName = 'Times new Roman';hold off;

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5 G* d6 ]5 t, H1 D; P' g
+ V- p. R1 y0 Q! N, j: f6 |2 P9 K4 u四分位点

data = randn(100,12) + [20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};colors = makeColorMap(jet, size(data, 2));figure('Position', [476 246 511 620])p = 0.2;hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    pHandle = plot(x, fShifted, 'color', colors(i,:), 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'Color', colors(i,:), 'HandleVisibility', 'off')    Xfill = [x, fliplr(x)];    Yfill = [fShifted, ones(1, length(x)) * i * p];    fill(Xfill, Yfill, pHandle.Color, 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3);    % 计算并标记四分位点    quartiles = quantile(data(:, i), [0.25 0.50 0.75]);    for q = quartiles        [~, idx] = min(abs(x-q));        plot(q, fShifted(idx), 'o', 'MarkerFaceColor', pHandle.Color, 'MarkerEdgeColor', 'k');    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');hold off;
  h/ s8 _& k4 F& ], m0 g

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data = randn(100,12) + [20 22 24 26 28 31 30 28 26 24 22 20];lgLabel = {'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December'};colors = makeColorMap(jet, size(data, 2));figure('Position', [476 246 511 620])p = 0.2;hold on;for i = size(data, 2):-1:1    [f, x] = ksdensity(data(:, i));    fShifted = f + i * p;    pHandle = plot(x, fShifted, 'color', colors(i,:), 'LineWidth', 1.5, 'HandleVisibility', 'off');    yline(i * p, '-.', 'LineWidth', 1, 'Color', colors(i,:), 'HandleVisibility', 'off');    Xfill = [x, fliplr(x)];    Yfill = [fShifted, ones(1, length(x)) * i * p];    fill(Xfill, Yfill, pHandle.Color, 'EdgeColor', 'none', 'FaceAlpha', 0.3);    % 计算并标记四分位点，并绘制竖线    quartiles = quantile(data(:, i), [0.25 0.50 0.75]);    for q = quartiles        [~, idx] = min(abs(x-q));        plot(q, fShifted(idx), 'o', 'MarkerFaceColor', pHandle.Color, 'MarkerEdgeColor', 'k');        line([q q], [fShifted(idx) i * p], 'Color', pHandle.Color, 'LineStyle', '-.','LineWidth', 1);    endendyTick = (1:size(data, 2)) * p;set(gca, 'YTick', yTick, ...    'YTickLabel', lgLabel, ...    'LineWidth', 1.5, 'XMinorTick', 'on', 'TickDir', 'out', ...    'fontname', 'Times new Roman');xlabel('XXXX-Value');ylabel('YYYY-Value');title('Ridge Plot');hold off;
8 Y/ U7 r( e8 O" q- P

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其中makeColorMap函数代码之前「一张图搞定绘图配色问题」有详细介绍。
- -THE END- -
/ f( X5 F8 e* p
源码下载：gitee下载：https://gitee.com/iDMatlab/ridgePlot

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QQ 群下载：
; w/ X6 \5 V/ }( \. s

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fileexchange 下载：
  B7 u  g0 u* Q3 `; a

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参考资料：
/ K. s4 i3 T9 p3 g: |1 S/ l3 ^【1】https://it.sohu.com/a/704677145_121123706

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