2.4 技术准备:误差线

误差线一般用于指示数据的可变性,反映数据的不确定性。“误差”一词虽是统计学概念,但在实际应用中,Excel图表的误差线功能被广泛用于绘制线条,即从指定的数据点位置开始,在水平或垂直方向显示用户指定长度的线段。指定位置、方向和长度是误差线的三大要素。

启用误差线

误差线需从指定的数据点位置开始,因此误差线的启用依赖于数据系列,无论该数据系列是绘图所需的还是起辅助作用的隐藏系列。启用误差线的操作和2.2节中启用次坐标轴的操作相同,选定图表后,通过菜单栏或快捷图标两种方式都可实现。

● 选中图表后单击“设计”选项卡,在最左侧的“图表布局”组内,打开“添加图表元素”下拉菜单,在“误差线”选项的子菜单中选择适当选项。

● 单击图表右上角的快捷图标“+”,在“误差线”选项的子菜单中选择适当选项。

删除误差线

如需取消已设置的误差线,可在“添加图表元素”下拉菜单的“误差线”选项下的子菜单中单击“无”,或者单击图表右上角的“+”图标,然后取消勾选“误差线”复选框即可。如果在选择特定误差线后执行此操作,则只取消所选误差线,其他误差线不受影响。若事先选定的是误差线之外的其他图表元素,则上述操作将取消图表中的所有误差线。

另一种快捷删除操作方式是在选定误差线后按Delete键。

在执行上述操作前,如果选择的是特定的数据系列,则误差线将只在该系列上显示;如果选择了数据系列之外的其他任意图表元素,则Excel将为图表中所有系列启用误差线。

误差线的方向和图表类型

原则上,误差线分为水平方向(多数情况为x轴)误差线和垂直方向(多数情况为y轴)误差线两种。同时,按现行版本的Excel规则,误差线又总是和数值轴有关,即在日期分类轴和文本分类轴的方向上无法显示误差线。因此,Excel图表是否同时支持两个方向的误差线,要视具体的图表类型而定。例如,横纵轴都是数值轴的XY散点图显然支持两个方向的误差线,而如柱形图、条形图、面积图等其他二维图表类型,因只包含一个数值轴,所以只能显示数值轴方向的误差线。显然,柱形图的误差线为垂直方向,条形图的误差线则为水平方向。

表2-3列出了不同图表类型对误差线的支持情况。误差线的起始位置是数据点所在的位置,对于柱形或条形,误差线的起始位置为其柱体的外沿位置。需要注意的是,Excel误差线针对的是整个数据系列,并不支持在特定数据点上启用误差线。表2-3中的第一张例图仅展示单个数据点的误差线,其余数据点的误差线未显示,是特殊处理所致而非通过图表功能实现的,目的是让例图的视觉效果更简洁直观,避免线条密集重叠。

表2-3 不同图表类型对误差线的支持情况

在图表中包含多个数据系列,且不同系列使用了不同的图形对象即不同图表类型(参考2.1节的“更改图表类型”小节)的情况下,对两个方向误差线的支持要根据具体数据系列而定,因为在Excel图表中,不同数据系列可采用不同的图表类型,后者又进一步决定了坐标轴的类型。

图2-17包含两个数据系列,图表显示的横轴看似为文本分类轴,实际上两个系列的横轴并不相同。柱形系列的横轴为文本,因此不支持水平方向误差线;而A、B、C系列使用的是XY散点图,对应的横轴为数值,因此可同时设置水平和垂直方向的误差线。当然,上述规则纯属技术层面的限制,也仅适用于当前Excel版本,在未来版本中可能发生变化。

图2-17 不同的数据系列类型支持不同的误差线设置

误差线的正、负方向

从给定数据点出发,在图表支持的水平或垂直方向上,误差线可进一步分为正方向误差线和负方向误差线。对于水平误差线,其正、负方向分别为数据点的右侧和左侧;对于垂直误差线,正、负方向则分别为数据点的上方和下方,这意味着从指定位置开始绘制线条,有4个方向可供选择。关于误差线方向的设置,如图2-18所示。

图2-18 水平误差线和垂直误差线的正、负方向

不过值得一提的是,误差线的正、负方向并不完全由图2-18中的“方向”选项决定。例如,在垂直误差线中选择方向为“正偏差”,正常情况下会显示向上延伸的线段,但在指定了负数误差量的情况下,误差线的显示方向将逆转,水平误差线同理。因此,严格地说,误差线的显示方向由选择的方向和误差量的符号共同决定。

误差量和线段长度

误差线的最后一个关键要素是误差量,代表了在指定方向上误差线的长度。在“设置误差线格式”对话框中,Excel提供了5种不同类型的误差量设置选项:固定值、百分比、标准偏差、标准误差和自定义,如图2-19所示。

图2-19 误差量的设置

对误差量的各设置选项的具体应用将在第3章详细介绍,在此大致介绍其基本含义。

● 固定值:每个数据点的误差都是一个指定的固定值,即不同数据点上误差线的高度完全相同(对于水平误差线,则为宽度相同)。

● 百分比:每个数据点上的误差比例都是一个固定的百分比,但绝对值各不相同。例如,指定5%的误差百分比,则数据点100上的垂直误差线将介于100´(1-5%)与100´(1+5%),即95和105之间,高度为10;数据点200上的垂直误差线百分比同样为5%,其高度则为20。

● 标准偏差:误差线将围绕数据系列的平均值加/减一个指定倍数的标准差。由于数据系列的平均值和标准差均为固定值,因此误差线的高度完全相同,不随数据点而变,并且总是和坐标轴平行(对垂直误差线,则为同横轴平行)。

● 标准误差:标准误差的定义是标准偏差除以样本规模的平方根。每个数据点上的误差线高度完全相同(对水平误差线,则为宽度相同)。

● 自定义:由用户指定误差量,通常是引用包含误差量计算公式的区域。