R 程式設計/圖形

R 至少包含三個圖形系統，標準的 graphics 包，用於 Trellis 圖的 lattice 包 以及圖形語法 ggplot2 包。R 具有良好的圖形功能，但有一些替代方案，例如 gnuplot。

互動式圖形

本節討論了一些在不使用 R 指令碼的情況下繪製圖形的方法。

playwith 包提供了一個圖形使用者介面來定製圖形，新增標題、網格、一些文字等，它會匯出您需要的 R 程式碼，如果您想複製分析。如果您想了解更多資訊，可以檢視網站上的螢幕截圖 (連結)。另請參閱“R you Ready”上的示例 [1]。此包需要 GTK+ 庫。

library("playwith")
playwith(plot(x1))

還有一個圖形使用者介面 GrapheR，它使初學者非常容易繪製圖形。此解決方案是跨平臺的。

> library(GrapheR)

latticist (連結) 是另一個類似的專案。

另請注意，一些圖形使用者介面，例如 RKward 和 R Commander，使得繪製圖形變得容易。

標準 R 圖形

在本節中，我們將介紹如果您想在預設圖形系統中定製圖形，您需要了解的內容。

• plot() 是圖形的主要函式。引數可以是單個點，例如 0 或 c(.3,.7)，單個向量，一對向量或許多其他 R 物件。
• par() 是另一個重要的函式，它定義了繪圖的預設設定。
• 還有許多其他繪圖函式，它們特定於某些任務，例如 hist()、boxplot() 等。它們中的大多數都接受與 plot() 函式相同的引數。

> N <- 10^2
> x1 <- rnorm(N) 
> x2 <- 1 + x1 + rnorm(N)
> plot(0) 
> plot(0,1) 
> plot(x1) 
> plot(x1,x2) # scatter plot x1 on the horizontal axis and x2 on the vertical axis
> plot(x2 ~ x1) # the same but using a formula (x2 as a function of x1)
> methods(plot) # show all the available methods for plot (depending on the number of loaded packages).

標題、圖例和註釋

標題

main 給出主標題，sub 給出副標題。它們可以作為 plot() 函式的引數傳遞，也可以使用 title() 函式。xlab 為 x 軸的名稱，ylab 為 y 軸的名稱。

 plot(x1,x2, main = "Main title", sub = "sub title" , ylab = "Y axis", xlab = "X axis")
 plot(x1,x2 ,  ylab = "Y axis", xlab = "X axis")
 title(main = "Main title", sub = "sub title" )

文字的大小可以使用引數 cex.main、cex.lab、cex.sub、cex.axis 來修改。這些引數定義了縮放因子，即引數的值乘以文字的大小。如果您選擇 cex.main=2，則主標題將是平時大小的兩倍。

圖例

legend()。位置可以是“bottomleft”、“bottomright”、“topleft”、“topright”或精確座標。

plot(x1, type = "l", col = 1, lty = 1) 
lines(x2, col = 2, lty = 2) 
legend("bottomleft", legend = c("x1","x2"), col = 1:2, lty = 1:2)

邊距中的文字

mtext() 將一些文字放在邊距中。邊距可以在底部 (1)、左側 (2)、頂部 (3) 或右側 (4)。

plot(x1, type = "l", col = 1, lty = 1) ; mtext("some text", side = 1) # the bottom
plot(x1, type = "l", col = 1, lty = 1) ; mtext("some text", side = 2) # the left
plot(x1, type = "l", col = 1, lty = 1) ; mtext("some text", side = 3) # the top
plot(x1, type = "l", col = 1, lty = 1) ; mtext("some text", side = 4) # the right margin

圖形中的文字

text()

數學註釋

我們可以使用 expression() 新增數學符號，並在公式中使用 substitute() 進行一些替換。

?plotmath # gives help for mathematical annotations

型別

繪圖的型別可以是 

• n 表示無（不列印任何內容），
• p 表示點，
• l 表示線，
• b 表示兩者，
• o 表示兩者疊加，
• h 表示直方圖狀
• 以及 s/S 表示階梯。

R 程式碼	輸出
x1 <- rnorm(50) png("plottype.png") par(mfrow = c(2,2)) plot(x1, type = "p", main = "points", ylab = "", xlab = "") plot(x1, type = "l", main = "lines", ylab = "", xlab = "") plot(x1, type = "b", main = "both", ylab = "", xlab = "") plot(x1, type = "o", main = "both overplot", ylab = "", xlab = "") dev.off()	點選圖形進行縮放

軸

預設輸出會列印軸。我們可以使用 axes=FALSE 來移除它們。我們也可以使用 axis() 函式來更改它們。

> plot(x1,x2,axes=FALSE)
>
> plot(x1,x2,axes=FALSE)
> axis(1,col="red",col.axis="blue",font.axis=3)
> axis(2,col="red",col.axis="blue",font.axis=2,las=2)

las 指定軸標籤的樣式。它可以是 0、1、2 或 3。

• 0 : 始終平行於軸 [預設]，
• 1 : 始終水平，
• 2 : 始終垂直於軸，
• 3 : 始終垂直。

R 程式碼	輸出
x1 <- rnorm(100) par(mfrow = c(2,2)) plot(x1, las = 0, main = "las = 0", sub = "always parallel to the axis", xlab = "", ylab = "") plot(x1, las = 1, main = "las = 1", sub = "always horizontal", xlab = "", ylab = "") plot(x1, las = 2, main = "las = 2", sub = "always perpendicular to the axis", xlab = "", ylab = "") plot(x1, las = 3, main = "las = 3", sub = "always vertical", xlab = "", ylab = "")	點選圖形

還可以透過新增 axis(4,) 在右側新增另一個 y 軸。

邊距

邊距可以用英寸或行來計算。預設值為 par(mar = c(5,4,4,2))，這意味著底部有 5 行，左側有 4 行，頂部有 4 行，右側有 2 行。這可以使用 par() 函式來修改。如果您想以英寸為單位指定邊距，請使用 par(mai = c(bottom, left, top, right)。如果您想以行為單位修改邊距，請使用 par(mar = c(bottom, left, top, right)。請參閱 ?par 瞭解有關此主題的更多資訊。

顏色

可以使用col引數更改點或線的顏色，fg用於前景顏色（框和軸），bg用於背景顏色。

• show.col(object=NULL)（Hmisc）包繪製主要 R 顏色及其數字程式碼。
• R 中所有顏色的列表 (pdf)

colors() # list the r colors
show.col(object=NULL) # graphs the main R colors
plot(x1, col = "blue")
plot(x1, col = "red")
plot(x1, col = "red", col.axis = "dodgerblue", col.lab = "firebrick", col.main = "darkgreen", col.sub = "cyan4", main = "Testing colors", sub = "sub titles", ylab = "y axis", xlab = "x axis")

• 我們還可以使用rgb()函式生成新顏色。第一個引數是紅色的強度，第二個是綠色的強度，第三個是藍色的強度。預設情況下它們在 0 到 1 之間變化，但可以使用選項max = 255進行修改。col2rgb()返回 R 顏色的 RGB 程式碼。col2hex()（gplots）給出十六進位制程式碼。col2grey()和col2gray()（TeachingDemos）將顏色轉換為灰度。

> mycolor <- rgb(.2,.4,.6)
> plot(x1, col = mycolor)
> col2rgb("pink")
      [,1]
red    255
green  192
blue   203
> library("gplots")
> col2hex("pink")
[1] "#FFC0CB"

點

對於點，可以使用pch選項更改符號，該選項取 0 到 25 之間的整數值或單個字元。pch也可以取向量作為引數。在這種情況下，第一個點將使用向量的第一個元素作為符號，依此類推。

plot(x1, type = "p", pch = 0)
plot(x1, type = "p", pch = 10)
plot(x1, type = "p", pch = 25)
plot(x1, type = "p", pch = "a")
plot(x1, type = "p", pch = "*")
plot(x1[1:26], type = "p", pch = 0:25)
plot(x1[1:26], type = "p", pch = letters)

以下程式碼在同一圖上顯示所有符號

x <- rep(1,25)
plot(x, pch = 1:25, axes = F, xlab = "", ylab = "")
text(1:25,.95,labels = 1:25)

points()將點新增到現有圖中。

> plot(x1, pch = 0) # plot x1 
> points(x2, pch = 1, col = "red") # add x2 to the existing plot

線

我們可以使用lty更改線型。引數是一個字串（"blank"、"solid"、"dashed"、"dotted"、"dotdash"、"longdash"或"twodash"）或一個整數（0=blank、1=solid（預設）、2=dashed、3=dotted、4=dotdash、5=longdash、6=twodash）。可以使用lwd更改線寬。預設值為lwd=1。lwd=2意味著寬度是正常寬度的兩倍。

plot(x1, type = "l", lty = "blank")
plot(x1, type = "l", lty = "solid")
plot(x1, type = "l", lty = "dashed")
plot(x1, type = "l", lty = "dotted")
plot(x1, type = "l", lty = "dotdash")
plot(x1, type = "l", lty = "longdash")
plot(x1, type = "l", lty = "twodash")

lines()在圖形上新增額外的線。

plot(x1, type = "l", lty = "solid")
lines(x2, type = "l", lty = "dashed", col = "red")

abline()在當前圖上新增水平線 (h=)、垂直線 (v=) 或線性函式 (a= 為常數，b= 為斜率)。abline()還可以繪製迴歸線。

> plot(x1, type = "l", lty = "solid")
> abline(h= -3, lty = "dashed", col = "gray")
> abline(v = 0, lty = "dashed", col = "gray")
> abline(a = -3 , b = .06, lty = "dotted", col = "red")

框

每個圖都由一個框框起來。bty指定框型別。

plot(x1, bty = "o") # the default
plot(x1, bty = "n") # no box
plot(x1, bty = "l")
plot(x1, bty = "7")
plot(x1, bty = "u")
plot(x1, bty = "c")
plot(x1, bty = "]")

另請參見box()，它將一個框新增到現有圖中。

網格

grid()在當前圖形上新增一個網格。

> plot(x1)
> grid()

雖然網格有一個可選引數 nx 用於設定網格線的數量，但無法明確地告訴它將這些線放在哪裡（它通常不會將它們放在整數值處）。更精確且易於管理的替代方法是使用 abline()。

> abline(v=(seq(0,100,5)), col="lightgray", lty="dotted")
> abline(h=(seq(0,100,5)), col="lightgray", lty="dotted")

其他圖形

我們還可以使用calibrate包中的circle()函式將圓圈新增到圖中。

背景

您可以選擇圖表的背景。例如，您可以使用par(bg=)更改背景顏色。

par(bg="whitesmoke")
par(bg="transparent")

疊加圖

matplot()可以同時繪製多個圖。

N <- 100
x1 <- rnorm(N)
x2 <- rnorm(N) + x1 + 1
y <- 1 + x1 + x2 + rnorm(N)
mydat <- data.frame(y,x1,x2)
matplot(mydat[,1],mydat[,2:3], pch = 1:2)

多個圖

使用par()，我們可以在同一圖上顯示多個圖形。mfrow = c(3,2)在同一圖上列印 6 個圖形，有 3 行 2 列。mfcol = c(3,2)執行相同的操作，但順序不同。

par(mfrow = c(3,2))
plot(x1, type = "n")
plot(x1, type = "p")
plot(x1, type = "l")
plot(x1, type = "h")
plot(x1, type = "s")
plot(x1, type = "S")

par(mfcol = c(3,2))
plot(x1, type = "n")
plot(x1, type = "p")
plot(x1, type = "l")
plot(x1, type = "h")
plot(x1, type = "s")
plot(x1, type = "S")

繪製函式

• curve()繪製函式。這可以使用選項add = TRUE新增到現有圖中。
• plot()也可以繪製函式。

curve(x^2, from = -1 , to = 1, main = "Quadratic function", ylab = "f(x)=x^2")

plot(rnorm(100))
curve((x/100)^2, add = TRUE, col = "red")

• 
  使用plot()繪製的平方根函式

匯出圖形

如何匯出圖形？

• 首先，您可以繪製圖形，並使用上下文選單（在 Windows 和 Linux 上右鍵單擊，或在 Mac 上按住 Control 鍵並單擊）來複制或儲存圖形。可用選項取決於您的作業系統。在 Windows 上，您還可以使用 CTRL + C 將當前圖形複製到剪貼簿作為點陣圖檔案（光柵圖形），或使用 CTRL + W 將其作為 Windows 圖元檔案（向量圖形）複製。然後，您可以將其貼上到其他應用程式中。
• 您可以在繪製之前新增pdf("filename.pdf")、png("filename.png")、jpeg("filename.jpg")、bmp("filename.bmp")或tiff("filename.tiff")，並在繪製之後新增dev.off()，將圖匯出為pdf、png、jpeg、bmp或tiff。
• 您還可以使用savePlot()函式儲存現有圖形。
• Sweave 還會生成 ps 和 pdf 圖形（參見 Sweave 部分）。

最好使用向量裝置，如pdf、ps或svg。

如何知道所有可用裝置的列表？

• ?Devices
• 使用capabilities()函式檢視計算機上所有可用裝置的列表。

?Devices
> capabilities()
    jpeg      png     tiff    tcltk      X11     aqua http/ftp  sockets 
    TRUE     TRUE     TRUE     TRUE    FALSE    FALSE     TRUE     TRUE 
  libxml     fifo   cledit    iconv      NLS  profmem    cairo 
    TRUE    FALSE     TRUE     TRUE     TRUE     TRUE    FALSE

png("r_plot.png", width = 420, height = 340)
plot(x1, main = " Example")
dev.off()

pdf("r_plot.pdf", width = 420, height = 340) 
plot(x1, main = " Example")
dev.off()

postscript(file="graph1.ps",horizontal=F,pagecentre=F,paper="special",width=8.33,height=5.56) 
plot(x1, main = "Example")
dev.off()

plot(x1, main = "Example")
savePlot("W:/Bureau/plot.pdf", type = "pdf")
savePlot("W:/Bureau/plot.png", type = "png")

我們還可以使用svg()函式匯出到SVG。

svg("scatterplot.svg", width = 7, height = 7)
plot(x, y)
dev.off()

RSvgDevice庫在 R 的早期版本中使用，現在似乎已經過時。

高階主題

動畫圖

animation包提供了動態圖形功能。可以將動畫匯出為 flash、mpeg 或 gif 格式。aniwiki 網站上有更多示例：http://animation.yihui.name/。

您還可以使用googleVis包建立運動圖表。

示例

• 
• 

互動式圖形

iplots包提供了一種在 R 中進行互動式資料視覺化的方式 ·。

• R GUI 現在提供互動式圖形 - Deducer 0.4-2 與 iplots 連線

要建立可以在網路瀏覽器中檢視的互動式動畫繪圖，可以使用 animint 包。主要思路是將互動式動畫定義為一個包含兩個新美學特徵的 ggplots 列表

• showSelected=變量表示僅顯示對應於變數所選值的子集資料。
• clickSelects=變量表示單擊繪圖元素將更改變數的當前所選值。

圖形庫

在本節中，我們回顧了各種統計圖，並回顧了使用 R 繪製它們的各種替代方法。這包括標準圖形包、lattice 包和 ggplot2 包的程式碼。此外，我們還從 commons 倉庫 中添加了一些示例。我們只添加了包含 R 程式碼的示例。您可以點選任何圖形並找到 R 程式碼。

折線圖

要繪製折線圖，請使用通用 plot() 函式並設定 type="l"。

> x <- seq(0, 2*pi, pi/10)
> plot(x, sin(x), type="l")

然後，您可以使用 lines() 函式在同一繪圖上新增更多線條。

> lines(x, cos(x))

示例

• 
• 
• 

散點圖

• plot(x,y)
• plot(y ~ x)
• xyplot(y ~ x) (lattice)
• qplot(x,y) (ggplot2)

對數刻度

有時，繪製變數的對數並對軸使用對數刻度非常有用。可以使用 plot() 函式中的 log 選項來繪製變數的對數。

• 對於對數對數圖，使用 log = "xy"
• 對於僅在 x 軸上的對數，使用 log = "x"
• 對於僅在 x 軸上的對數，使用 log = "y"

plot(x, y , log = "xy")

在繪圖中標記點

• 可以使用 text() 函式新增標籤。
• textxy() (calibrate) 使新增標籤變得容易。

N <- 10
u <-rnorm(N)
x <- 1 + rnorm(N)
y <- 1 + x + u
plot(x, y)
textxy(x, y,labs = signif(x,3), cx=0.7)

示例

• 
• 

直方圖

• hist()
• histogram() (lattice)

您可以在 非引數方法 頁面瞭解更多關於直方圖的資訊。

示例

• 
• 
• 
• 

箱線圖

箱線圖 

• boxplot()

示例

• 

另請參閱

• 如何在箱線圖中標記所有異常值

條形圖

參見維基百科上的 條形圖。

• barplot() 以表格作為引數並返回條形圖。
• qlot() (ggplot2) 使用 geom = "bar" 選項以變數作為引數並返回條形圖。
• barchart() 以變數作為引數並返回條形圖。

示例

• 
• 
• 
• 
• 

點圖

另請參見維基百科上的 點圖。

• dotchart()

示例

• 

餅圖

• pie()

示例

• 
• 
• 

樹狀圖

treemap 包中的 tmPlot() 函式使得繪製 樹狀圖 變得容易。

置信區間圖

標準誤差條形圖對於繪製包含置信區間的多個估計值非常有用。

• Hmisc 包有一個 errbar() 函式。此函式以置信區間的上限和下限作為引數。

• Gelman 和 Hill 的 arm 包中的 coefplot() 函式。此函式旨在顯示估計結果。它以點估計和標準誤差作為引數。

coefs <- c(0.2, 1.4, 2.3, 0.5,.3) # vector of point estimates
se <- c(0.12, 0.24, 0.23, 0.15,.2) # standard errors of point estimates
variable <- 1:5 # variable names
library("arm")
# we use CI = qnorm(.975) to have 95% confidence interval
coefplot(coefs, se, variable, vertical = T, CI = qnorm(.975)) 
coefplot(coefs, se, variable, vertical = F, CI = qnorm(.975))
library("Hmisc")
errbar(variable, coefs, coefs - qnorm(.975) * se, coefs + qnorm(.975) * se)

另請參閱

• sfsmisc 包中還有另一個 errbar() 函式。
• plotCI() (gplots) 也繪製誤差條。
• plotmeans() (gplots)
• ciplot() (hacks)
• 另請參見維基百科上的 誤差條。

3D 圖

• contour(), image(), persp()
• plot3d() (rgl)
• wireframe() (lattice)

示例

• 點選圖形檢視 R 程式碼
• 
  使用 wireframe() (lattice) 的示例

圖表

• Paul Murrell 的 grid 包
• diagram 包
• Rgraphviz 包
• igraph 包

弧線圖

也可以繪製弧形圖。

樹狀圖

可以在 R 中繪製樹狀圖。

樹狀圖

可以使用 treemap 包中的 treemap() 函式繪製樹狀圖。

詞雲

有 

• wordcloud 包中的 wordcloud() 函式
• tagcloud 包中的 tagcloud() 函式

時間線

• timeline 包中的 timeline()

地圖

另請參閱

• R 中的地理地圖（Revolution Computing 部落格）
• 全球行政區域
• Andy Egger 的 googlemap.r 函式

資源

• 表格到圖形
• Paul Murrell 的 R 圖形
• ggplot2
• 圖形引數 [2]