如何在欠采样曲线上为用户指定X区间的线段着色？

我想了解是否可以为欠采样曲线上用户指定X区间的线段着色。例如，用户希望为x=11到x=14区间的线段着色（预期效果为该区间线段呈现不同颜色）。我尝试使用df.loc[..]查找邻近点，但仅能选中x=10到x=15的线段。请问如何解决该问题？是否需要在两点间插值添加额外点？具体如何实现？该方案需支持如x=11到x=19这类跨多段的区间。

代码示例：

from bokeh.plotting import figure, output_file, show
import pandas as pd

p = figure(width=600, height=600, tools="pan,reset,save")

data = {'x': [1, 2, 3, 6, 10, 15, 20, 22],
        'y': [2, 3, 6, 8, 18, 24, 50, 77]}
  
df = pd.DataFrame(data)
p.line(df.x, df.y)

show(p)

要精准着色指定X区间的线段，必须在区间的起始和结束边界处进行线性插值，将原曲线拆分为未着色段和目标着色段分别绘制。以下是具体实现步骤：

1. 核心思路 #

通过插值计算出用户指定区间边界（如x=11、x=14）对应的y值，把原曲线拆成三部分：

• 区间之前的原始线段
• 区间内的高亮线段
• 区间之后的原始线段

该逻辑同样适用于跨多个原始数据段的区间（如x=11到x=19）。

2. 完整代码实现 #

from bokeh.plotting import figure, show
import pandas as pd

def get_interpolated_point(x_target, df):
    # 找到目标x前后的两个原始点
    prev_point = df[df['x'] < x_target].iloc[-1]
    next_point = df[df['x'] > x_target].iloc[0]
    # 线性插值计算对应y值
    slope = (next_point['y'] - prev_point['y']) / (next_point['x'] - prev_point['x'])
    y_target = prev_point['y'] + slope * (x_target - prev_point['x'])
    return pd.Series({'x': x_target, 'y': y_target})

# 初始化绘图对象
p = figure(width=600, height=600, tools="pan,reset,save")

# 原始数据
raw_data = {'x': [1, 2, 3, 6, 10, 15, 20, 22],
            'y': [2, 3, 6, 8, 18, 24, 50, 77]}
df = pd.DataFrame(raw_data)

# 用户指定的高亮区间
x_start = 11
x_end = 14

# 计算区间边界的插值点
start_point = get_interpolated_point(x_start, df)
end_point = get_interpolated_point(x_end, df)

# 1. 绘制区间前的线段：从起点到x_start插值点
before_data = df[df['x'] <= start_point['x']]
before_data = pd.concat([before_data, pd.DataFrame([start_point])])
p.line(before_data['x'], before_data['y'], line_width=2, color='black')

# 2. 绘制高亮区间的线段
highlight_data = pd.DataFrame([start_point, end_point])
p.line(highlight_data['x'], highlight_data['y'], line_width=2, color='red')

# 3. 绘制区间后的线段：从x_end插值点到终点
after_data = df[df['x'] >= end_point['x']]
after_data = pd.concat([pd.DataFrame([end_point]), after_data])
p.line(after_data['x'], after_data['y'], line_width=2, color='black')

show(p)

3. 扩展到跨多段区间 #

如果需要着色x=11到x=19的区间，仅需修改x_start=11和x_end=19即可：

• 代码会自动基于原始数据的10&15点插值x=11的y值，基于15&20点插值x=19的y值
• 最终绘制出11到19区间的红色高亮线段，其余部分保持黑色

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zape