如何修正LaTeX绘制平滑ROC曲线时线条超出坐标轴的问题

问题根源 #

溢出问题由两个原因共同导致：

1. PGFPlots默认的smooth参数使用无约束三次样条插值，在仅提供3个坐标点的场景下，拟合曲线会超出原始点的取值范围，不符合ROC曲线单调递增的特性
2. 原有坐标轴配置设置了xmin=-0.05、ymax=1.1，留出了本不需要的冗余显示空间，进一步放大了插值溢出的视觉问题

修正方案 #

按以下规则修改代码即可得到符合要求的平滑ROC曲线：

• 调整坐标轴范围：将xmin设为0、ymax设为1，移除不必要的冗余显示区间
• 替换平滑插值方式：给\addplot的平滑参数增加monotonic配置，使用单调样条插值，完全贴合ROC曲线单调递增的特性，从根源避免插值超出0-1的取值范围
• 可选优化：如果需要调整平滑程度，可额外增加tension=<数值>参数，取值范围0-1，数值越小曲线越接近原始折线
• 小修正：原有代码中百分比写法\%99.49顺序错误，应为99.49\%

修正后完整代码 #

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[
    font=\sf,
    xlabel={False Positive Rate},
    ylabel={True Positive Rate},
    xmin=0, xmax=1,
    ymin=0, ymax=1,
    xtick={0,.2,.4,.6,.8,1},
    ytick={0,.2,.4,.6,.8,1},
    legend pos=south east,
    no markers,
    every axis plot/.append style={ultra thick}
]
\addlegendimage{empty legend}
\addlegendentry{\hspace{-.6cm}\textbf{AUC}}

\addplot[smooth, monotonic, red] 
coordinates {(0,0)(0.00635842,0.99631106)(1,1)}; \addlegendentry{L = 99.49\%}
\end{axis}
\end{tikzpicture}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hashim