原文鏈接：https://wklchris./R-plotting-basic.html

R 的繪圖功能一直為業(yè)內(nèi)所津津樂道。用了 Python 的 matplolibt 和 R 的 ggplot2 后，我再也不想用 MATLAB 畫圖了。

我現(xiàn)在這里先給出本博文用到的包：

Loading required package: lattice
Loading required package: survival
Loading required package: Formula
Loading required package: ggplot2

Attaching package: 'Hmisc'

The following objects are masked from 'package:base':

    format.pval, round.POSIXt, trunc.POSIXt, units

Loading required package: sm
Package 'sm', version 2.2-5.4: type help(sm) for summary information

基礎(chǔ)命令

使用 dev.new() 命令新建一個圖片視圖，這樣你可以輸出多個圖片到屏幕，而不是讓之后輸出的覆蓋之前的圖形。關(guān)于 dev.next(), dev.prev(), dev.set() 及 dev.off() 等內(nèi)容，參考 help(dev.cur).

plot() 繪圖類型

基本的繪圖類型有以下幾種，使用 type= 參數(shù)指定：

• p：僅數(shù)據(jù)點，默認值。

• l：僅線段

• b：線段與點

• c：僅線段，但點的位置留出空白

• o：線段與點，但線段會延伸到點內(nèi)部

• h：直方圖風格，即帶豎直密度線

• s：階梯圖

• S：其他特殊情況

• n；不繪制圖形。用于指定標題、坐標軸名稱的情況

輸出到文件

將畫圖的內(nèi)容輸出到文件，可以指定路徑，不指定就輸出到當前工作目錄。例如輸出 pdf：

除了 pdf() 外，其他可用的輸出格式對應(yīng)函數(shù)：

• wmf：win.metafile()，僅在 Windows 系統(tǒng)下使用

• png: png()

• jpeg: jpeg()

• bmp: bmp()

• tiff: tiff()

• ps: postscript()

例子。詳細的參數(shù)在下文討論。

x <- 1:4y <- c(2, 4, 3, 1)plot(x, y, type='b')

繪圖參數(shù)：par()

函數(shù) par() 用來獲取當前圖形的參數(shù)。如果加入 no.readonly=TRUE, 表示該參數(shù)列表是非只讀的，即用戶可以進行修改。例如對于上圖，我們獲取其參數(shù)，進行更改后再傳到新的圖中（pch 參數(shù)可能有些費解，我們在下文討論）：

點樣式、線寬與線型

注: pch = 19 相比 pch = 16，主要體現(xiàn)在 lwd 與 cex 不同時，帶邊線圓點的尺寸較大。

顏色

調(diào)整顏色的參數(shù)有：

• col: 繪圖顏色。

• col.axis：坐標軸刻度顏色。

• col.lab：坐標軸名稱顏色。

• col.main：圖形標題顏色。

• col.sub：副標題顏色。

• fg：圖形前景色。

• bf：圖形背景色。

指定顏色的方式有如下幾種：

• 數(shù)字下標：col=1

• 名稱：col=”white”

• 十六進制值：col=”#FFFFFF”

• 標準化RGB/HSV值：col=rgb(0,1,1)/hsv(0,0,1)

至于 R 支持的顏色名稱，多達 600 余種，這里給出一些我認為常見的：

OutputColors <- function(color.names, titleStr='', showText=F) {
    plot(1,1, axes=F, xlim=c(0, 6), ylim=c(0, 6), main=titleStr, xlab='', ylab='')
    for (i in c(1:5)) {
        for (j in c(1:5)) {
            par(new=T)
            plot(i, 6-j, cex=3, xlim=c(0, 6), ylim=c(0, 6), axes=F,
                 main='', xlab='', ylab='', pch=19, 
                 col=color.names[(i-1)*5+j])
            if (showText) {
                text(i, 6-j-0.1, pos=1, color.names[(i-1)*5+j])
            }
        }
    }}colorLst <- c('white', 'red', 'green', 'blue', 'brown',
              'cyan', 'gold', 'gray', 'plum', 'magenta',
              'orange', 'purple', 'yellow', 'black', 'violet',
              'darkblue', 'darkgreen', 'darkred', 'darkgray', 'dimgray',
              'lightblue', 'lightgreen', 'lightgray', 'orchid', 'pink')OutputColors(colorLst, '25 Useful Colors', T)

R 中還有其他方式可以生成一系列的顏色，比如：

標簽和標題文本

從上文可以看出端倪，標簽與標題參數(shù)有：

• 標題/副標題：title/sub

• 坐標軸標題：xlab/ylab

在標題中使用上文介紹的參數(shù)：

title(main='My Title', col.main='red',
    sub='My Subtitle', col.sub='blue',
    xlab='My X label', ylab='My Y label',
    col.lab='green', cex.lab=0.75)

要定義它們的字體，可添加的參數(shù)有：

字族的使用需要注意：Windows 中，等寬映射為 Courier New，襯線 Times New Roman，無襯線 Arial。你可以使用 windowsFonts() 函數(shù)來更改或者創(chuàng)建映射，例如我個人常用的 DejaVu 等寬字體：

如果你需要將圖片輸出到 pdf，這個參數(shù)也是可以使用的：

pdf(file='filename.pdf', family='M')

圖形尺寸與邊距

參數(shù) pin 用于指定圖形尺寸（英寸），例如 pin=c(4, 3) 表示 4 英寸寬 3 英寸高。

用 mai()/mar() 依次指定下左上右四個方向的邊距，單位分別是英寸與英分。默認是 mar(c(5, 4, 4, 2)) + 0.1

自定義其他元素

坐標軸

函數(shù) side() 用于自定義坐標軸：

• side: 指定在哪繪制坐標軸：1下2左3上4右

• at：刻度線位置

• labels：刻度線旁的標簽，缺省時使用 at 中的值

• pos：坐標軸與另一坐標軸相交位置的值

• lty/col：線型/線與刻度的顏色

• las：標簽平行于（=0）或垂直于（=2）坐標軸

• tck：刻度線。負值表示在圖形外側(cè)，0表示禁用刻度，1表示全長（即網(wǎng)格線）；默認 -0.01

網(wǎng)格線：abline() 與次要刻度

如果想使用次要刻度，請安裝 Hmisc 包。次要刻度的長度將會是主刻度的 tick.ratio 倍。

網(wǎng)格線使用 abline() 命令，并分別用 h/v 指定網(wǎng)格線是豎直還是水平。

# 需要加載：library(Hmisc)plot(1:3, 1:3, type='b', xlim=c(0, 4), ylim=c(0, 4))minor.tick(nx=2, ny=4, tick.ratio=0.5)abline(v=seq(0, 4, 0.5), h=seq(0, 4, 0.25), lty=2, col='darkred')

圖例

命令 legend() 用于添加圖例。

參數(shù)含義：

• location：指定圖例左上角的坐標，或者使用以下關(guān)鍵字：

• 關(guān)鍵字：left/right, bottom/top, bottomleft/right, topleft/right, center

• 如果使用了以上關(guān)鍵字，可以使用 inset= 參數(shù)指定向圖形內(nèi)移動的比例（分數(shù)形式）

• legend：標簽組成的字符型向量。

• title：圖例標題的字符串

• 其他參數(shù)：

• col/pch/lwd/lty：圖例線條顏色/點樣式/線寬/線型

• bty/fill：盒型樣式/顏色填充（用于條形圖、箱形圖或餅圖）

• bg：背景色

• text.col：文本顏色

• horiz：TRUE 會將圖例水平放置

例子參見“直方圖”一節(jié)的最后一例。

標注

文字標注

主要有兩個函數(shù)：text() 與 mtext()。前者向繪圖區(qū)添加標注，后者向圖形的邊界添加標注。

text(location, 'string', pos, ...)
mtext('string', side, line=n, ...)

可以參考“標簽和標題文本”一節(jié)的例子。其中：

• pos：使用1下2左3上4右的對應(yīng)關(guān)系，比如“顏色”一節(jié)中就使用了 pos=1 的參數(shù)。

• 如果指定了 pos，那么也可以指定 offset= 作為偏移量比值（相對單個字符寬）

• side：指定放置文本的圖片邊界，同樣是1下2左3上4右。

• 你可以使用 line= 來移動文本（正值向外，負值向內(nèi)）；

• 還可以通過 adj=0/1 指定文本向左下/右上對齊。

數(shù)學標注

類似 LaTeX 的標注方式，不過實質(zhì)上仍有一些區(qū)別：

部分字體相關(guān)的命令：

• plain(x)：正體

• italic(x)：意大利字族（加斜）

• bold(x)：加粗

• bolditalic(x)：加斜加粗

• underline(x)：下劃線

疊加繪圖

疊加繪圖最簡單的方法，就是使用繪圖的 new=TRUE：

如果想要添加額外的點、線，使用 points() 命令與 lines() 命令。以及上面提到的參考線 abline() 命令：

plot(1:3, c(1,3,2), type='b', pch=2)points(1:3, seq(1.5, 2.5, 0.5), col='blue', pch=16)lines(1:3, seq(1.5, 2.5, 0.5), col='red')abline(v=1.5, h=2.25, lty=2,col='purple')

子圖

函數(shù) layout()

函數(shù) layout() 是一個強大的命令。例如：

就指定了圖 1 占用第一行，圖 2 和 3 共用第二行。也可以用 widths=/heights= 參數(shù)指定各列寬/各行高之間的比例：

tmp <- c(rep('Cat', 3), rep('Dog', 4), rep('Rabbit', 2))dt <- table(tmp)layout(matrix(c(1, 1, 2, 3), 2, 2, byrow = TRUE),
       widths=c(3, 1), heights=c(1, 2))barplot(dt)barplot(dt)barplot(dt)

函數(shù) par() 的 mfrow 參數(shù)

前文介紹過的 par() 中的 mfrow= 參數(shù)也是一個控制子圖的方式。下例是兩行兩列的子圖：

函數(shù) par() 的 fig 參數(shù)

這種方式支持你以任何的位置、組合任意的圖形。它比規(guī)整的 layout() 更加靈活。以下不使用 0.8 而使用 0.65 是為了看上去更緊湊。

opar <- par(no.readonly=TRUE)par(fig=c(0, 0.8, 0, 0.8))  # 主圖：橫向范圍與縱向范圍（左下為原點）barplot(dt)par(fig=c(0, 0.8, 0.65, 1), new=TRUE)  # 上方的圖。注意 new 參數(shù)barplot(dt, axes=F)par(fig=c(0.65, 1, 0, 0.8), new=TRUE)  # 右側(cè)的圖barplot(dt, axes=F, names.arg='')

統(tǒng)計圖

條形圖：barplot()

直接上例子。

餅圖：pie()

并不推薦的統(tǒng)計圖類型，因此 R 中的功能也很有限。

pie(x, labels=, ...)

直方圖：hist() 及核密度曲線

直方圖表示的是一維的數(shù)據(jù)（連續(xù)型）特征，縱軸是其在對應(yīng)橫軸區(qū)間內(nèi)的頻數(shù)或者頻率。

hist(x, freq=TRUE, breaks=, ...)

其中 freq 參數(shù)默認指定縱軸為頻數(shù)而不是頻率，break 用于指定橫軸上分組的個數(shù)。

軸須圖是一種一維的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，而上面的左圖中的密度曲線是一種核密度估計。要比較核密度圖，參考 sm 包的 sm.density.compare() 函數(shù)。如果只是要繪制，使用 density() 函數(shù)輔助即可：

plot(density(dt), main='Kernel Denisty')polygon(density(dt), col='lightgreen', border='blue', lwd=2)  # 繪制多邊形的函數(shù)# 疊加正態(tài)曲線xfit <- seq(min(dt), max(dt), length.out=40)yfit <- dnorm(xfit, mean=mean(dt), sd=sd(dt))lines(xfit, yfit, col='red', lwd=2)legend('topright', lty=c(1,1), col=c('blue', 'red'),
       legend=c('Kernel Density', 'Normality Curve'))

箱形圖：boxplot() 及小提琴圖

或者叫箱線圖、盒須圖。它描述了連續(xù)變量的五個特征參數(shù)：

如果是 dataframe 數(shù)據(jù)集中的類別型變量 A ，使用如下語句生成并列箱形圖：

boxplot(y~A, data=dataframe)

如果將公式改寫成 y~A*B，那么會將類別型變量 A 和 B 的各水平兩兩組合，再生成箱形圖。

其他參數(shù)：

• varwidth=F/T：為 TRUE 時，箱形圖的寬度與樣本數(shù)的算術(shù)平方根成正比。

• horizontal=F/T：為 TRUE 時，箱形圖被橫置。

• notch=F/T：為 TRUE 時，箱形圖在繪制時會顯示“凹槽”。

最后再提一下箱形圖與核密度圖的一個結(jié)合體：小提琴圖（violin plot）。這種圖的繪制需要 vioplot 包。

在小提琴圖中，核密度曲線被豎直放置，并對稱地顯示于數(shù)據(jù)軸的兩側(cè)：

# 需要加載：library(vioplot)vioplot(df$x[df$type == 'Larger'], df$x[df$type == 'Smaller'],
        names=c('L', 'S'), col='gold')

點圖

用于在水平刻度上繪制大量標簽。本例選自參考書目同名章節(jié)。各參數(shù)：

• groups：選定一個因子，作為分組依據(jù)。

• gcolor：各組標簽的顏色。