R語言學習筆記（五）繪圖(1)

  R是一個驚艷的圖形構建平台，這也是R語言的強大之處。本文將分享R語言簡單的繪圖命令。

  本文所使用的數據或者來自R語言自帶的數據(mtcars)或者自行創建。

  首先，讓我們來看一個簡單例子：

dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
plot(dose, drugA)

繪制的圖形如下：

   我們有必要對上述代碼做些說明：首句和第二條語句創建兩個向量，第三條語句打開一個圖形窗口並生成一幅散點圖。
  這也許是個極為簡單的例子，因為並沒有涉及到太多其他關於圖形參數(如符號與線條，顏色，文本屬性，圖形尺寸和邊界大小等)方面的知識。接下來，我們將在此基礎上講講圖形參數的設置。

1.1 符號與線條

if(FALSE){該例展示如何利用par函數修改圖形參數}
dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
if(FALSE){no.readonly=TRUE可以生成一個可以修改的當前圖形參數列表}
opar <- par(no.readonly = TRUE)
if(FALSE){虛線+實三角}
par(lty=2, pch=17)
if(FALSE){b表示繪制點和線}
plot(dose, drugA, type="b")
par(opar)

繪制的圖形如下：

 上述代碼中的圖形參數設置也可以通過鍵值對來實現，並不需要par()函數，如下：
```R dose <- c(20, 30, 40, 45, 60) drugA <- c(16,20,27,40,60) plot(dose, drugA, type="b",lty=2,pch=17) ```   可以設置的符號和線條的參數有：

• pch:繪制點時使用的符號（范圍：0~25）；
• cex:繪制符號的大小（默認值為1）；
• lty:線條類型（范圍1~6）；
• lwd:線條寬度（默認值為1）；

1.2 顏色

  R語言圖形的顏色參數常用如下：

• col:默認繪圖顏色；
• col.axis:坐標軸刻度文字的顏色；
• col.lab:坐標軸標簽的顏色；
• col.main:標題的顏色；
• col.sub:副標題的顏色；
• fg:圖形的前景色；
• bg:圖形的背景色；

  在R中，可以通過顏色下標、顏色名稱、十六進制的顏色值、RGB值或HSV值來指定顏色。例如，col=1,col="white",col="#FFFFFF",col=rgb(1,1,1)和col=hsv(0,0,1)都表示白色。

  示例代碼：

dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(lty=2,pch=17,col.axis=2,fg=rgb(0,0,1),bg='gray')
plot(dose,drugA,type="b")
par(opar)

繪制的圖形如下：


1.3 文本屬性

  R語言圖形的文本大小參數如下：

• cex:相對於默認大小縮放倍數的數值；
• cex.axis:坐標軸刻度文字的縮放倍數；
• cex.lab:坐標軸標簽的縮放倍數；
• cex.main:標題的縮放倍數；
• cex.sub:副標題的縮放倍數；

  R語言圖形的字體族、字號和字樣的參數如下：

• font:繪圖時使用的字體樣式（整數，范圍：1~5）；
• font.axis:坐標軸刻度文字的字體樣式；
• font.lab:坐標軸標簽的字體樣式；
• font.main:標題的字體樣式；
• font.sub:副標題的字體樣式；
• ps:字體磅數（最終大小為：ps*cex）
• family:繪制文本時使用的字體族；

  示例代碼：

dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(lty=2,pch=17,cex.axis=2, font.lab=4 )
plot(dose,drugA,type="b")
par(opar)

繪制的圖形如下：


1.4 圖形尺寸和邊界大小

  R語言圖形的控制圖形尺寸和邊界大小參數如下：

• pin:以英寸表示的圖形尺寸（寬和高）；
• mai:數值向量表示邊界大小，順序為“下左上右”，單位為英寸；
• mar:數值向量表示邊界大小，順序為“下左上右”，單位為英分；

  示例代碼：

dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(pin=c(3,2))
plot(dose,drugA,type="b")
par(opar)

繪制的圖形如下：

   接下來的部分雖然不屬於圖形參數，但對於圖形來說依然十分重要！為了保持敘述流暢，將沿用上面的序號。

1.5 坐標軸、標題

  R語言的圖形坐標軸選項如下：

• xlab:x軸標簽；
• ylab:y軸標簽；
• xlim:x軸范圍；
• ylim:y軸范圍；

  標題選項如下：

• main:主標題；
• sub:副標題；
• title():函數，可添加坐標軸標簽和標題；

  示例代碼：

dose <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
plot(dose,drugA,type="b",
     xlab='x:dose',ylab='y:drugA',
     xlim=c(20,60),ylim=c(15,60),
     main='drugA over dose',sub='As exmaple')

繪制的圖形如下：


1.6 自定義坐標軸、文本標注、參考線

  自定義坐標軸（axis）的參數如下：

• side:1=下，2=左，3=上，4=右；
• at:數值型向量，表示繪制刻度線的位置；
• labels:字符型向量，表示刻度線旁邊的文字標簽；
• pos:坐標軸線繪制位置的坐標；
• lty:線條類型；
• col:線條和刻度線的顏色；
• las:標簽是否平行於（=0）或垂直於（=2）坐標軸
• tck:刻度線的長度；
• ...

  R語言的文本標注有text()和mtext(),其中text()可向繪圖區域內部添加文本，mtext()則向圖形的四個邊界之一添加文本，它們的參數如下

• location:文本的位置參數，可用(x,y)坐標，也可交互式添加；
• pos:文本相對於位置參數的方位，1=下，2=左，3=上，4=右。
• side:放置文本的邊，1=下，2=左，3=上，4=右；

其他常用的選項有cex,col和font(分別來調整字號、顏色和字體樣式)。R語言還支持數學標注，標注語法類似於Tex.
  參考線的函數為abline(),語法為：

abline(h=yvalues, v=xvalues)

abline()中也可以指定其它圖形參數，如線條類型、顏色和寬度。

  示例代碼：

x <- c(1:10)
y <- x
z <- 10/x
opar <- par(no.readonly = TRUE)
if(FALSE){邊界大小}
par(mar=c(5,4,4,8)+0.1)
plot(x,y,type="b",pch=21,col="red",yaxt="n",lty=3,ann = FALSE)
lines(x,z,type="b",pch=22,col="blue",lty=2)
if(FALSE){自定義坐標軸}
axis(2,at=x,labels=x,col.axis="red",las=2)
axis(4,at=z,labels=round(z,digits=2),col.axis="blue",las=2,cex.axis=0.7,tck=-0.01)
if(FALSE){文本標注}
mtext("y=10/x",side=4,line=3,cex.lab=1,las=2,col="blue")
if(FALSE){標題+坐標軸標簽}
title("An Example of Creative Axes", xlab="X values",ylab="Y=X")
if(FALSE){參考線}
abline(h=seq(1,10,2), lty=2, col="blue")
par(opar)

繪制的圖形如下：


1.7 圖例

  R語言中的圖例函數為legend(),參數如下：

• location:指定(x,y)坐標，或使用關鍵字（如：topleft），或交互式指定位置；
• title:圖例標題的字符串（可選）；
• legend:圖例標簽組成的字符型向量;
• ...

其它選項還包括：指定盒子樣式的bty,背景色：bg,大小:cex，文本顏色:text.col等。
  示例代碼如下：

dose <- c(20,30,40,45,60)
drugA <- c(16,20,27,40,60)
drugB <- c(15,18,25,31,40)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(lwd=2, cex=1.5, font.lab=2)
plot(dose,drugA,type="b",pch=15,lty=1,col="red",ylim=c(0,60),
     main="Drug A vs. Drug B",xlab="Drug Dosage",ylab="Drug Response")
lines(dose,drugB,type="b",pch=17,lty=2,col="blue")
legend("topleft",inset=.05,title="Drug Type",c("A","B"),lty=c(1,2),pch=c(15,17),col=c("red","blue"))
par(opar)

繪制的圖形如下：


1.8圖形的組合

  在R語言中，可用函數par()或layout()組合多幅圖形為一幅總括圖形。在par()函數中可用mfrow=c(nrows,ncols)來創建按行填充的、行數為nrows、列數為ncols的圖形矩陣。layout()的調用形式為layout(mat)，其中mat為矩陣，制定了組合的多個圖形的所在位置，可以跨行或跨列。

  示例代碼1如下：

attach(mtcars)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(mfrow=c(2,2))
plot(wt,mpg,main="scatterplot of wt vs. mpg")
plot(wt,disp,main="scatterplot of wt vs. disp")
hist(wt,main="Histogram of wt")
boxplot(wt,main="boxplot of wt")
par(opar)
detach(mtcars)

  繪制的圖形如下：


  示例代碼2如下：

attach(mtcars)
layout(matrix(c(1,1,2,3),2,2,byrow=TRUE),widths = c(3,1),heights = c(1,2))
hist(wt)
hist(mpg)
hist(disp)
detach(mtcars)

  繪制的圖形如下：


  以上的內容參考自《R語言實戰》。關於圖形的設置就講到這兒了，終於可以舒一口氣了~~下面我們將嘗試着自己來繪制圖形

  我們將要繪制的圖形來自於：http://www.runoob.com/try/try.php?filename=HighchartsTest ,這個圖形使用HighCharts繪制的，我們將用R語言來繪制這個圖形。代碼如下：

x <- seq(1,12)
months <- c('一月','二月','三月','四月','五月','六月','七月','八月','九月','十月','十一月','十二月')
Tokyo <- c(7.0,6.9,9.5,14.5,18.2,21.5,25.2,26.5,23.3,18.3,13.9,9.6)
New_York <- c(-.2,.8,5.7,11.3,17.0,22.0,24.8,24.1,20.1,14.1,8.6,2.5)
Berlin <- c(-.9,.6,3.5,8.4,13.5,17.0,18.6,17.9,14.3,9.0,3.9,1.0)
London <- c(3.9,4.2,5.7,8.5,11.9,15.2,17.0,16.6,14.2,10.3,6.6,4.8)
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(bty="n")
plot(Tokyo,xaxt="n",pch=19,type="b",lwd=2,
     main="月平均氣溫",sub="Plotted by R Language",
     ylim=c(-10,30),col="blue",xlab="",ylab="Temperature(℃)",axes=FALSE)
lines(New_York,type="b",pch=18,col="black",lwd=2)
lines(Berlin,type="b",pch=15,col="green",lwd=2)
lines(London,type="b",pch=17,col="orange",lwd=2)
axis(2,at=seq(-10,30,10),tick=F)
axis(1,at=x,labels=months,las=2)
abline(h=c(0,10,20,30),col="gray")
legend("topright",c("Tokyo","New York","Berlin","London"),pch=c(19,18,15,17),
       col=c("blue","black","green","orange"),bty="n")
par(opar)

繪制的圖形如下：


  本次分享到此結束，歡迎大家交流~~