《R語言實戰》第六章學習筆記

  感謝Robert I.Kabacoff 著作本書,同時感謝高濤、肖楠、陳鋼編譯此書。

  最近在學習《R語言實戰》,特將學習過程記錄下來,供各位朋友參考,雖說是筆記,但是90%是書中內容,另外10%是自己偶爾冒出的一點點想法的記錄和一些疑問,希望互相探討。末尾有本章的代碼清單下載地址,與各位交流,還是提倡按照書中內容把代碼一個個敲出來。

第六章  基本圖形

本章內容

條形圖、箱線圖和點圖

餅圖和扇形圖

直方圖與核密度圖


6.1  條形圖

  條形圖通過水平或垂直的條形展示了類別型變量的分佈(頻率)函數函數barplot()的最簡單用法是:

barplot(height)

  其中height是一個向量或一個矩陣。(問:數據框不可以嗎?親測,不可以,會有錯誤提示。)

6.1.1  一個簡單的條形圖

  載入vcd包之前,需要載入grid包。

小提示

  若要繪製的類別型變量是一個因子或有序型因子,就可以使用函數plot()快速創建一幅垂直條形圖。由於Arthritis$Improved是一個因子,所以代碼:

plot(Arthritis$Improved, main = "Simple Bar Plot", xlab = "Improved", ylab = "Frequency")

plot(Arthritis$Improved, horiz = TRUE, main = "Horizontal Bar Plot", xlab = "Frequency", ylab = "Improved")

6.1.2  堆砌條形圖和分組條形圖

  如果hight是一個矩陣而不是一個向量,則繪圖結果將是一幅堆砌條形圖或分組條形圖。若beside=FALSE(默認),則矩陣中的每一列將都將生產圖中的一個條形,各列中的值將給出堆砌的“子條”的高度。若beside=TRUE,則矩陣中的每一了都表示一個分組,各列中的值將並列而不是堆砌。

堆砌條形圖

分組條形圖

6.1.3  均值條形圖

  條形圖並不一定要基於計數數據或頻率數據。你可以使用數據整合函數並將結果傳遞給barplot()函數,來創建表示均值、中位數、標準差等的條形圖。

均值條形圖

6.1.4  條形圖的微調

  有若干種方式可以微調條形圖的外觀。例如,隨着條數的增多,條形的標籤可能會開始重疊,你可以使用參數cex.names來減小字號。將其指定爲小於1的值可以縮小標籤的大小。可選的參數names.arg允許你指定一個字符向量作爲條形的標籤名。

6.1.5  棘狀圖

  在結束官途條形圖的討論之前,讓我們再來看一種特殊的條形圖,它被稱爲棘狀圖(spinogram)。棘狀圖對堆砌條形圖進行了重縮放,這樣每個條形的高度爲1,每一段的高度即表示比例。棘狀圖可由vcd包中的函數spine()繪製。


6.2  餅圖

  由函數pie()創建,代碼如下:

pie(x, labls)

  餅圖讓比較各扇形的值變得困難(除非這些值被附加在標籤上)。因此出現了一種扇形圖,爲用戶提供了一種同時展示相對數量和相互差異的方法。通過plotrix包中的fan.plot()函數實現。特點是以同一起點開始,分別展示不同扇形,可以理解爲:按照從小到大的順序,分別從前往後繪製圖形。在這裏扇形的寬度(width)是重要的,半徑並不重要。

扇形圖


6.3  直方圖

  與條形圖和餅圖不同,直方圖描述的是連續型變量的分佈。直方圖是通過X軸上將值域分割爲一定數量的組,在Y軸上顯示相應值得頻數,展示了連續型變量的分佈。使用如下代碼創建直方圖。

hist(x)

  其中的X是一個由數據值組成的數值向量。參數freq=FALSE表示根據頻率密度而不是頻數繪製圖形。參數breaks用於控制組的數量。

代碼清單6-6  直方圖

par(mfrow = c(2,2))

hist(mtcars$mpg)

hist(mtcars$mpg, breaks = 12, col = "red", xlab = "Miles Per Gallon", main = "Colored histogram with 12 bins")

hist(mtcars$mpg, freq = FALSE, breaks = 12, col = "red", xlab = "Miles Per Gallon", main = "Histogram ,rug plot, density curve")

rug(jitter(mtcars$mpg))
lines(density(mtcars$mpg))
lines(density(mtcars$mpg), col = "blue", lwd = 2)

x <- mtcars$mpg
h <- hist(x, breaks = 12, col = "red", xlab = "Miles Per Gallon", main = "Histogram with normal curve and box")
xfit <- seq(min(x), max(x), length = 40)
yfit <- dnorm(xfit, mean = mean(x), sd = sd(x))
yfit <- yfit*diff(h$mids[1:2])*length(x)
lines(xfit, yfit, col = "blue", lwd = 2)
box()

  第一幅直方圖展示了未指定任何選項是的默認圖形。第二幅將組數指定爲12,使用紅色填充條形,並添加了標籤和標題。

  第三幅直方圖保留了上一幅圖中的顏色、組數、標籤和標題設置,又疊加了一條密度曲線和軸須圖。這條密度曲線是一條核密度估計,它爲數據的分佈提供了一種更加平滑的描述。再使用lines()函數疊加了這條藍色、雙倍默認線條寬度的曲線。最後,軸須圖是實際數據的一種一維呈現方式。如果數據中有許多結,你可以使用如下代碼將軸須圖的數據打散:

rug(jitter(mtcars$mpg, amount = 0.01))

  這樣將向每個數據點添加一個小的隨機值(一個±amount之間的均勻分佈隨機數),以避免重疊的點產生影響。

  第四幅直方圖與第二幅類似,只是擁有一條疊加在上面的正太曲線和一個將圖形圍繞起來的盒形。


6.4  核密度圖

  用術語來說,核密度估計是用於估計隨機變量概率密度函數的一種非參數方法。核密度圖不失爲一種用來觀察連續型變量分佈的有效方法。不疊加到另一幅圖上方繪製密度圖的方法爲:

plot(density(x))

  其中x是一個數值型向量。若要在一幅已經存在的圖形上疊加一條密度曲線,可以使用:

lines(density(x))

  使用sm包中的sm.density()函數可向圖形疊加兩組或更多的核密度圖。使用格式爲:

sm.density.compare(x, factor)

  其中的x是一個數值型向量,factor是一個分組變量。


6.5  箱線圖

  箱線圖(又稱盒須圖)通過繪製連續型變量的五數總括,即最小值、下四分位數(第25百分位數)、中位數(第50百分位數)、上四分位數(第75百分位數)以及最大值,描述了連續型變量的分佈。箱線圖能夠顯示出可能爲離羣點(範圍在±IQR以外的值,IQR表示四分位距,即上四分位數與下四分位數的差值)的觀測。

boxplot(mtcars$mpg,main = "Box plot", ylab = "Mles per Gallon")

6.5.1  使用並列箱線圖進行跨組比較

  箱線圖可以展示單個變量或分組變量。使用格式爲:

boxplot(formula, data = dataframe)

  其中對的formula是一個公式,dataframe代表提供數據的數據庫(或列表)。一個示例公式爲y ~ A,這將爲類別型變量A的每個值並列地生成數值型變量y的箱線圖。公式y ~ A*B則將爲類別型變量A和B所有水平的兩兩組合生成數值型變量y的箱線圖。

  箱線圖靈活多變,通過添加notch=TRUE。可以得到含凹槽的箱線圖。若兩個箱的凹槽互不重疊,則表明他們的中位數有顯著差異。


6.5.2  小提琴圖

  小提琴圖示箱線圖和核密度圖的結合。首次使用需要下載安裝vioplot包。使用格式爲:

Vioplot(x1, x2, …, names = , col = )

  其中x1,x2,…表示要繪製的一個或多個數值向量(將爲每個向量繪製一幅小提琴圖)。參數names是小提琴圖中標籤的字符向量,而col是一個爲每幅小提琴圖指定顏色的向量。(注意:每個參數都是向量。

小提琴圖

  小提琴圖基本上是核密度圖以鏡像的方式在箱線圖上的疊加。在圖中,白點是中位數,黑色盒型的範圍是下四分位點到上四分位點,西黑線表示須。外部形狀即爲核密度估計。


6.6  點圖

  點圖提供了一種在簡單水平刻度上繪製大量有標籤值的方法。可以用dotchart()函數創建點圖。格式爲:

dotchart(x, labels)

  其中x是一個數值向量,而labels則是由每個點的標籤組成的向量。你可以通過添加參數groups來選定一個因子,用以指定x中元素的分組方式。如果這樣做,則參數groups可以控制不同組標籤的顏色,cex可控制標籤的大小。

注意:

  點圖有許多變種。Jacoby(2006)對點圖進行了非常有意義的討論,並且提供了創新型應用的R代碼。此外,Hmisc包也提供了一個帶有許多附加功能的點圖函數(恰如其分地叫做dotchart2)。

附件:《R語言實戰》學習筆記及代碼(第六章)

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章