TikZ/pgfplots: como posso gerar uma figura como esta?

Question

Qual é a maneira mais fácil de produzir uma figura como esta? A curva deve parecer sinuosa e aleatória, e sempre sem aumentar, exceto nos saltos para cima. Tentei usar decorações com passos aleatórios, mas isso não parece certo e às vezes aumenta. Também tentei um gráfico com muitas coordenadas individuais que gerei aleatoriamente, mas não parecia suficientemente suave.

Fico feliz em usar TikZ simples ou pgfplots.

Editar:Aqui estão duas tentativas.

A primeira usa random stepsdecoração, mas a trama não é lisa e às vezes vai aumentando. Tentei algumas amplitudes diferentes.

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}
\pgfplotsset{compat=1.10}

\begin{document}

    \begin{tikzpicture}

        \draw[->] (0,0) -- (10,0);
        \draw[->] (0,0) -- (0,5);

        \draw [decorate, decoration={random steps,amplitude=2pt}] (0.2,4) -- (3,1);
        \draw (3,1) -- (3,5);
        \draw [decorate, decoration={random steps,amplitude=5pt}] (3,5) -- (5,0.2);
        \draw (5,0.2) -- (5,3);
        \draw [decorate, decoration={random steps,amplitude=8pt}] (5,3) -- (8,1.5);
        \draw (8,1.5) -- (8,4);
        \draw [decorate, decoration={random steps,amplitude=5pt}] (8,4) -- (9,3.5);

        \useasboundingbox (-1,-1) rectangle (11,6);

    \end{tikzpicture}

\end{document}  

A segunda tentativa usa pgfplots com muitas coordenadas espaçadas (que gerei aleatoriamente no Excel). Este é mais próximo, mas muito refinado e não suave o suficiente.

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}
\usepackage{pgfplots}
\pgfplotsset{compat=1.10}

\begin{document}

    \begin{tikzpicture}

        \begin{axis} [
            axis lines=left,
            xtick=\empty,
            ytick=\empty,
        ]

        \addplot [mark size=0]
            coordinates {
                (0.2,4)
                (0.245550438070978,3.9189299356319)
                (0.309894093387146,3.8555584914932)
                (0.374626991695131,3.77679077960278)
                (0.380585874068229,3.74823005668191)
                ... you get the idea ...                
                (11.2737449020538,2.23155401800146)
                (11.2994722948852,2.22522905911657)
                (11.3669785475168,2.17668213475497)
        };

        \end{axis}

    \end{tikzpicture}

\end{document}  

Answer 1

Primeiro vamos dar uma olhada na decoração random step:

\documentclass[border=9,tikz]{standalone}
\usetikzlibrary{decorations.pathmorphing}
\begin{document}
\makeatletter



\tikzset{
    demo decoration/.style={
        gray,
        postaction={draw=red,decorate,decoration={segment length=6pt,amplitude=3pt,meta-amplitude=12pt,#1}}
    }
}
\begin{tikzpicture}[remember picture]
    \path(0,0)node(A){}(6,0)node(B){};
    \draw[demo decoration=random steps](A)to[bend left](B);
\end{tikzpicture}

---

Eu possosuavizarPor meio de \pgfsetcornersarced. Então criei uma decoração chamada random drift.

\pgfdeclaredecoration{random drift}{start}
{
  \state{start}[width=+0pt,next state=step,persistent precomputation=\pgfdecoratepathhascornerstrue]
  {
    \egroup
    \pgfsetcornersarced{\pgfqpoint{.2\pgfdecorationsegmentlength}{.2\pgfdecorationsegmentlength}}
    \bgroup
  }
  \state{step}[width=+\pgfdecorationsegmentlength]
  {
    \pgfpathlineto{
      \pgfpointadd
      {\pgfqpoint{\pgfdecorationsegmentlength}{0pt}}
      {\pgfpoint{rand*\pgfdecorationsegmentamplitude}{rand*\pgfdecorationsegmentamplitude}}
    }
  }
  \state{final}
  {}
}
\begin{tikzpicture}
    \draw[demo decoration=random drift](A)to[bend left](B);
\end{tikzpicture}

---

E então eu adiciono algunspulando. Aqui eu uso \pgf@randomsaw@ypara armazenar a coordenada y e adicionar comprimento aleatório negativo a ela para que a função não seja crescente.

\pgfdeclaredecoration{random saw}{start}
{
  \state{start}[width=+0pt,next state=step,persistent precomputation=\pgfdecoratepathhascornerstrue]
  {
    \egroup
    \pgfsetcornersarced{\pgfqpoint{.2\pgfdecorationsegmentlength}{.2\pgfdecorationsegmentlength}}
    \bgroup
    \newdimen\pgf@randomsaw@y
  }
  \state{step}[width=+\pgfdecorationsegmentlength]
  {
    \pgfmathsetlength\pgf@ya{-rnd*\pgfmetadecorationsegmentamplitude}
    \pgfmathsetlength\pgf@yb{ rnd*\pgfmetadecorationsegmentamplitude}
    \ifdim\pgf@randomsaw@y<\pgf@ya
      \pgfsetcornersarced{\pgfqpoint{0pt}{0pt}}
      \pgfpathlineto{\pgfpoint{\pgfdecorationsegmentlength}{\pgf@randomsaw@y-4*rnd*\pgfdecorationsegmentamplitude}}
      \pgfpathlineto{\pgfqpoint{\pgfdecorationsegmentlength}{\pgf@yb}}
      \global\pgf@randomsaw@y\pgf@yb
    \else
      \pgfmathsetlength\pgf@xa{\pgfdecorationsegmentlength+rand*\pgfdecorationsegmentamplitude}
      \pgfmathsetlength\pgf@ya{\pgf@randomsaw@y-4*rnd*\pgfdecorationsegmentamplitude}
      \pgfpathlineto{\pgfqpoint{\pgf@xa}{\pgf@ya}}
      \global\pgf@randomsaw@y\pgf@ya
    \fi
  }
  \state{final}
  {}
}
\begin{tikzpicture}
    \draw[demo decoration={random saw,segment length=4pt,amplitude=2pt,meta-amplitude=20pt}](A)to[bend left](B);
\end{tikzpicture}



\end{document}