R 编程/图形

R 至少包含三个图形系统，标准的 graphics 包，用于 Trellis 图的 lattice 包 以及图形语法 ggplot2 包。R 具有良好的图形功能，但有一些替代方案，例如 gnuplot。

交互式图形

本节讨论了一些在不使用 R 脚本的情况下绘制图形的方法。

playwith 包提供了一个图形用户界面来定制图形，添加标题、网格、一些文本等，它会导出您需要的 R 代码，如果您想复制分析。如果您想了解更多信息，可以查看网站上的屏幕截图 (链接)。另请参阅“R you Ready”上的示例 [1]。此包需要 GTK+ 库。

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

还有一个图形用户界面 GrapheR，它使初学者非常容易绘制图形。此解决方案是跨平台的。

> library(GrapheR)

latticist (链接) 是另一个类似的项目。

另请注意，一些图形用户界面，例如 RKward 和 R Commander，使得绘制图形变得容易。

标准 R 图形

在本节中，我们将介绍如果您想在默认图形系统中定制图形，您需要了解的内容。

• plot() 是图形的主要函数。参数可以是单个点，例如 0 或 c(.3,.7)，单个向量，一对向量或许多其他 R 对象。
• par() 是另一个重要的函数，它定义了绘图的默认设置。
• 还有许多其他绘图函数，它们特定于某些任务，例如 hist()、boxplot() 等。它们中的大多数都接受与 plot() 函数相同的参数。

> 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).

标题、图例和注释

标题

main 给出主标题，sub 给出副标题。它们可以作为 plot() 函数的参数传递，也可以使用 title() 函数。xlab 为 x 轴的名称，ylab 为 y 轴的名称。

 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" )

文本的大小可以使用参数 cex.main、cex.lab、cex.sub、cex.axis 来修改。这些参数定义了缩放因子，即参数的值乘以文本的大小。如果您选择 cex.main=2，则主标题将是平时大小的两倍。

图例

legend()。位置可以是“bottomleft”、“bottomright”、“topleft”、“topright”或精确坐标。

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)

边距中的文本

mtext() 将一些文本放在边距中。边距可以在底部 (1)、左侧 (2)、顶部 (3) 或右侧 (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

图形中的文本

text()

数学注释

我们可以使用 expression() 添加数学符号，并在公式中使用 substitute() 进行一些替换。

?plotmath # gives help for mathematical annotations

类型

绘图的类型可以是 

• n 表示无（不打印任何内容），
• p 表示点，
• l 表示线，
• b 表示两者，
• o 表示两者叠加，
• h 表示直方图状
• 以及 s/S 表示阶梯。

R 代码	输出
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()	点击图形进行缩放

轴

默认输出会打印轴。我们可以使用 axes=FALSE 来移除它们。我们也可以使用 axis() 函数来更改它们。

> 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 指定轴标签的样式。它可以是 0、1、2 或 3。

• 0 : 始终平行于轴 [默认]，
• 1 : 始终水平，
• 2 : 始终垂直于轴，
• 3 : 始终垂直。

R 代码	输出
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 = "")	点击图形

还可以通过添加 axis(4,) 在右侧添加另一个 y 轴。

边距

边距可以用英寸或行来计算。默认值为 par(mar = c(5,4,4,2))，这意味着底部有 5 行，左侧有 4 行，顶部有 4 行，右侧有 2 行。这可以使用 par() 函数来修改。如果您想以英寸为单位指定边距，请使用 par(mai = c(bottom, left, top, right)。如果您想以行为单位修改边距，请使用 par(mar = c(bottom, left, top, right)。请参阅 ?par 了解有关此主题的更多信息。

颜色

可以使用col参数更改点或线的颜色，fg用于前景颜色（框和轴），bg用于背景颜色。

• show.col(object=NULL)（Hmisc）包绘制主要 R 颜色及其数字代码。
• R 中所有颜色的列表 (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")

• 我们还可以使用rgb()函数生成新颜色。第一个参数是红色的强度，第二个是绿色的强度，第三个是蓝色的强度。默认情况下它们在 0 到 1 之间变化，但可以使用选项max = 255进行修改。col2rgb()返回 R 颜色的 RGB 代码。col2hex()（gplots）给出十六进制代码。col2grey()和col2gray()（TeachingDemos）将颜色转换为灰度。

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

点

对于点，可以使用pch选项更改符号，该选项取 0 到 25 之间的整数值或单个字符。pch也可以取向量作为参数。在这种情况下，第一个点将使用向量的第一个元素作为符号，依此类推。

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)

以下代码在同一图上显示所有符号

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

points()将点添加到现有图中。

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

线

我们可以使用lty更改线型。参数是一个字符串（"blank"、"solid"、"dashed"、"dotted"、"dotdash"、"longdash"或"twodash"）或一个整数（0=blank、1=solid（默认）、2=dashed、3=dotted、4=dotdash、5=longdash、6=twodash）。可以使用lwd更改线宽。默认值为lwd=1。lwd=2意味着宽度是正常宽度的两倍。

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()在图形上添加额外的线。

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

abline()在当前图上添加水平线 (h=)、垂直线 (v=) 或线性函数 (a= 为常数，b= 为斜率)。abline()还可以绘制回归线。

> 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

每个图都由一个框框起来。bty指定框类型。

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 = "]")

另请参见box()，它将一个框添加到现有图中。

网格

grid()在当前图形上添加一个网格。

> plot(x1)
> grid()

虽然网格有一个可选参数 nx 用于设置网格线的数量，但无法明确地告诉它将这些线放在哪里（它通常不会将它们放在整数值处）。更精确且易于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")

其他图形

我们还可以使用calibrate包中的circle()函数将圆圈添加到图中。

背景

您可以选择图表的背景。例如，您可以使用par(bg=)更改背景颜色。

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

叠加图

matplot()可以同时绘制多个图。

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)

多个图

使用par()，我们可以在同一图上显示多个图形。mfrow = c(3,2)在同一图上打印 6 个图形，有 3 行 2 列。mfcol = c(3,2)执行相同的操作，但顺序不同。

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")

绘制函数

• curve()绘制函数。这可以使用选项add = TRUE添加到现有图中。
• plot()也可以绘制函数。

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()绘制的平方根函数

导出图形

如何导出图形？

• 首先，您可以绘制图形，并使用上下文菜单（在 Windows 和 Linux 上右键单击，或在 Mac 上按住 Control 键并单击）来复制或保存图形。可用选项取决于您的操作系统。在 Windows 上，您还可以使用 CTRL + C 将当前图形复制到剪贴板作为位图文件（光栅图形），或使用 CTRL + W 将其作为 Windows 图元文件（矢量图形）复制。然后，您可以将其粘贴到其他应用程序中。
• 您可以在绘制之前添加pdf("filename.pdf")、png("filename.png")、jpeg("filename.jpg")、bmp("filename.bmp")或tiff("filename.tiff")，并在绘制之后添加dev.off()，将图导出为pdf、png、jpeg、bmp或tiff。
• 您还可以使用savePlot()函数保存现有图形。
• Sweave 还会生成 ps 和 pdf 图形（参见 Sweave 部分）。

最好使用矢量设备，如pdf、ps或svg。

如何知道所有可用设备的列表？

• ?Devices
• 使用capabilities()函数查看计算机上所有可用设备的列表。

?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")

我们还可以使用svg()函数导出到SVG。

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

RSvgDevice库在 R 的早期版本中使用，现在似乎已经过时。

高级主题

动画图

animation包提供了动态图形功能。可以将动画导出为 flash、mpeg 或 gif 格式。aniwiki 网站上有更多示例：http://animation.yihui.name/。

您还可以使用googleVis包创建运动图表。

示例

• 
• 

交互式图形

iplots包提供了一种在 R 中进行交互式数据可视化的方式 ·。

• R GUI 现在提供交互式图形 - Deducer 0.4-2 与 iplots 连接

要创建可以在网络浏览器中查看的交互式动画绘图，可以使用 animint 包。主要思路是将交互式动画定义为一个包含两个新美学特征的 ggplots 列表

• showSelected=变量表示仅显示对应于变量所选值的子集数据。
• clickSelects=变量表示单击绘图元素将更改变量的当前所选值。

图形库

在本节中，我们回顾了各种统计图，并回顾了使用 R 绘制它们的各种替代方法。这包括标准图形包、lattice 包和 ggplot2 包的代码。此外，我们还从 commons 仓库 中添加了一些示例。我们只添加了包含 R 代码的示例。您可以点击任何图形并找到 R 代码。

折线图

要绘制折线图，请使用通用 plot() 函数并设置 type="l"。

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

然后，您可以使用 lines() 函数在同一绘图上添加更多线条。

> lines(x, cos(x))

示例

• 
• 
• 

散点图

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

对数刻度

有时，绘制变量的对数并对轴使用对数刻度非常有用。可以使用 plot() 函数中的 log 选项来绘制变量的对数。

• 对于对数对数图，使用 log = "xy"
• 对于仅在 x 轴上的对数，使用 log = "x"
• 对于仅在 x 轴上的对数，使用 log = "y"

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

在绘图中标记点

• 可以使用 text() 函数添加标签。
• textxy() (calibrate) 使添加标签变得容易。

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

• 
• 

直方图

• hist()
• histogram() (lattice)

您可以在 非参数方法 页面了解更多关于直方图的信息。

示例

• 
• 
• 
• 

箱线图

箱线图 

• boxplot()

示例

• 

另请参阅

• 如何在箱线图中标记所有异常值

条形图

参见维基百科上的 条形图。

• barplot() 以表格作为参数并返回条形图。
• qlot() (ggplot2) 使用 geom = "bar" 选项以变量作为参数并返回条形图。
• barchart() 以变量作为参数并返回条形图。

示例

• 
• 
• 
• 
• 

点图

另请参见维基百科上的 点图。

• dotchart()

示例

• 

饼图

• pie()

示例

• 
• 
• 

树状图

treemap 包中的 tmPlot() 函数使得绘制 树状图 变得容易。

置信区间图

标准误差条形图对于绘制包含置信区间的多个估计值非常有用。

• Hmisc 包有一个 errbar() 函数。此函数以置信区间的上限和下限作为参数。

• Gelman 和 Hill 的 arm 包中的 coefplot() 函数。此函数旨在显示估计结果。它以点估计和标准误差作为参数。

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)

另请参阅

• sfsmisc 包中还有另一个 errbar() 函数。
• plotCI() (gplots) 也绘制误差条。
• plotmeans() (gplots)
• ciplot() (hacks)
• 另请参见维基百科上的 误差条。

3D 图

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

示例

• 点击图形查看 R 代码
• 
  使用 wireframe() (lattice) 的示例

图表

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

弧线图

也可以绘制弧形图。

树状图

可以在 R 中绘制树状图。

树状图

可以使用 treemap 包中的 treemap() 函数绘制树状图。

词云

有 

• wordcloud 包中的 wordcloud() 函数
• tagcloud 包中的 tagcloud() 函数

时间线

• timeline 包中的 timeline()

地图

另请参阅

• R 中的地理地图（Revolution Computing 博客）
• 全球行政区域
• Andy Egger 的 googlemap.r 函数

资源

• 表格到图形
• Paul Murrell 的 R 图形
• ggplot2
• 图形参数 [2]