R绘图系统概要总结

R的绘图系统

author：秦景坤
date: 2017-07-02
GitHub：https://github.com/Roc-J/R

R的三大绘图系统

• 基本的绘图系统（Base Plotting System)

  • 自由发挥的空间：绘图始于空白帆布
    
    • 需要事先计划；直观地实时反映绘图和分析数据的逻辑
  • 两步 = 图 + 修饰/添加 = 执行一系列函数
  • 适于绘制2D图

• Lattice绘图系统（Lattice Plotting System)

  • 绘图 = 使用一次函数调用（一次成图）
  • 特别适用于观测变量间的交互：在变量z的不同水平，变量y如何随变量x变化

• ggplot2绘图系统（ggplot2 Plotting System)

  • The grammar of Graphics
    
    • 图：动词、名词、形容词等
    • 数据映射到几何客体（points/lines/bars）的美学属性（颜色/形状/大小）
  • 基本绘图系统 + Lattice绘图系统
    
    • 自动处理标题/文字说明/空间等，但也允许通过添加注释进行修改

基本绘图系统

• 绘图函数(graphics包)
  
  • plot
  • hist 柱状图
  • boxplot 箱图
  • points 点
  • lines 线
  • text 在固定位置添加文字
  • title 给图命名
  • axis 添加坐标轴
  • 调用函数会启用一个图形设备（如果没有正在运行的图形设备）并设备上绘图
    
    • 基本绘图系统 + 屏幕设备

plot

-plot(x,y,…)
-重要的参数
* xlab/ylab 坐标轴
* lwd 画线的宽度
* lty 画线的类型
* pch 画点的 类型
* col 颜色操作
* 其他 ?par

par()
-用于设置全局参数（作用于R中的所有plot绘图）
-bg 背景颜色
-mar 作图和边界的边距
-las
-mfrow / mfcol
-这些参数可以在每次plot之前进行修改

Lattice绘图系统

• 绘图函数（lattice包）
  
  • xyplot 适合画散点图
  • bwplot
  • histogram 柱状图
  • stripplot
  • dotplot 点图，差异
  • splom
  • levelplot
  • contourplot
  • 格式:xyplot(y~x | f*g ,data) y,x 是因变量和自变量，f*g是分类变量
  • panel函数，用于控制每个面板内的绘图

• grid包

  • 实现了独立于base的绘图系统
  • lattice包是基于grid创建的，很少直接从grid包调用函数

• lattice与Base的重要区别

  • Base绘图函数直接在图形设备上绘图
  • lattice绘图函数返回trellis类对象
    
    • 打印函数真正执行了在设备上绘图
    • 命令执行时，trellis类对象会被自动打印，所以看起来就像是lattice函数直接完成了绘图

ggplot2绘图系统

• 层（Layer)

  • data 感兴趣的变量(data frame)
  • Aesthetics x-axis/y-axis/color/fill/size/labels/alpha/shape/linear width/linear type 美学属性相关
  • Geometries point/line/histogram/bar/boxplot 几何客体层
  • Facets 最基本的层 columns /rows
  • statistics 统计层 binning/smoothing/descriptive/inferential
  • Coordinates 坐标系cartesian/fixed / polar /limits
  • themes 主题

• 绘图函数

  • qplot()
    
    • 类似于Base系统的plot()，参数包含aesthetics/geom/facet…
    • 隐藏了绘图实现的细节，灵活性欠佳
  • ggplot()
    
    • 是核心，可以实现qplot()无法实现的功能
    • 调用ggplot()本身并不能实现绘图，要在其基础上添加层（如geom_point())才可以

R color

• grDevice包

  • colorRamp() & colorRampPalette()
  • 颜色名字可使用colors()获取

• RColorBrewer包

  • 三类调色板：sequential/diverging/qualitative
  • 调色板信息可与colorRamp/colorRampPalette结合使用

绘图思考

• 在哪里绘图（屏幕？文件？）
• 如何使用图（屏幕呈现？网页呈现？文章用图？）
• 用于绘图的数据量的大小？（向量格式 vs 位图）
• 是否需要动态调整图的大小？（向量格式 vs 位图）
• 用哪个绘图系统(Base /lattice /ggplot2）？一般三者不混用