TA的每日心情 | 开心 2021-12-13 21:45 |
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ggplot2包实现了基于语法的、连贯一致的创建图形的系统,由于ggplot2是基于语法创建图形的,这意味着,它由多个小组件构成,通过底层组件可以构造前所未有的图形。ggplot2可以把绘图拆分成多个面板,且能够按照顺序创建多重图形,基本上,无所不能,是R开发人员必学必会的包。
ggplot2图形系统的核心理念是:
把绘图与数据分离,把数据相关的绘图与数据无关的绘图分离;
按图层作图,有利于结构化思维;
具有命令式作图的调整函数,使绘图更具灵活性,绘制出来的图形美观,同时避免繁琐细节。
使用ggplot2包创建图形时,每个图形都是由函数ggplot()创建的,由几何对象来控制绘图,并增加了可读性更高的集合图形选项。
一,初始化图形
使用函数ggplot()初始化图形对象,并指定绘图图形的数据源和变量。
- ggplot(data = NULL, mapping = aes())
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参数data: 用于指定要用到的数据源;
参数mapping:使用aes()函数指定每个变量的角色,除x和y之外的其他参数,例如,size、color、shape等,必须采用name=value的形式,
常见的图形美学选项是:
color:对点、线和填充区域的边界进行着色
fill:对填充区域着色
alpha:演示的透明度,从透明(0)到不透明(1)
linetype:图案的线条(1=实线、2=虚线、3=点、4=点破折号、5=长破折号、6=双破折号)
size:点的尺寸和线的宽度
shape:点的形状(和par()函数的pch参数相同)
position:绘制条形图和点等对象的位置
binwidth:直方图的宽度
notch:表示方块图是否应该有缺口
sides:地毯图的位置("b"=底部、"l"=左部、"r"=右部、"bl"=左下部,等)
width:箱线图的宽度
group:分组
stroke:
在下面的小节中,使用数据集mtcars作为ggplot的输入:
- library(ggplot2)
- data("mtcars")
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二,几何对象(geometric)
函数ggplot()可以设置图形,但是没有视觉输出,需要使用一个或多个几何函数向图形中添加几何对象(geometric,简写为geom),包括点(point)、线(line)、条(bar)等,而添加几何图形的格式十分简单,通过符号“+”把几何图形添加到plot中:
例如,使用geom_point()函数输出点状图形,并接收以下美学参数:alpha、colour、fill、group、shape、size和stroke,
- ggplot(data=mtcars, aes(x=wt,y=mpg))+
- geom_point(color="red",size=1,shape=0)
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在一个图形中,可以绘制多个几个几何图形
- ggplot(data=mtcars, aes(x=wt,y=mpg))+
- geom_point(color="red",size=1,shape=0)+
- geom_smooth(method="lm",color="green",linetype=2)
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三,主题
主题(Theme)用于控制图形的美学特征,ggplot图形的主题(theme)元素主要有三大类:布局(plot)、面板(panel)和坐标轴(axis),还有两个成分元素附着于面板上,主要包括两类:图例(legend)和带状区域(strip),ggplot2包通过theme()函数来统一控制图形的美学和文本特征,theme()函数的参数如下所示,详细文档请阅读:Modify components of a theme
- theme(line, rect, text, title, aspect.ratio, axis.title, axis.title.x,
- axis.title.x.top, axis.title.y, axis.title.y.right, axis.text, axis.text.x,
- axis.text.x.top, axis.text.y, axis.text.y.right, axis.ticks, axis.ticks.x,
- axis.ticks.y, axis.ticks.length, axis.line, axis.line.x, axis.line.y,
- legend.background, legend.margin, legend.spacing, legend.spacing.x,
- legend.spacing.y, legend.key, legend.key.size, legend.key.height,
- legend.key.width, legend.text, legend.text.align, legend.title,
- legend.title.align, legend.position, legend.direction, legend.justification,
- legend.box, legend.box.just, legend.box.margin, legend.box.background,
- legend.box.spacing, panel.background, panel.border, panel.spacing,
- panel.spacing.x, panel.spacing.y, panel.grid, panel.grid.major,
- panel.grid.minor, panel.grid.major.x, panel.grid.major.y, panel.grid.minor.x,
- panel.grid.minor.y, panel.ontop, plot.background, plot.title, plot.subtitle,
- plot.caption, plot.margin, strip.background, strip.placement, strip.text,
- strip.text.x, strip.text.y, strip.switch.pad.grid, strip.switch.pad.wrap, ...,
- complete = FALSE, validate = TRUE)
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在使用ggplot2包绘制图形时,可以单独定义一个theme对象,然后添加到ggplot中,例如:
- mytheme <-theme(panel.grid.major.x = element_blank(),
- panel.grid.minor.x = element_blank(),
- panel.grid.major.y = element_line(color="lightblue",size =0.1,linetype="solid",lineend="round"),
- panel.grid.minor.y = element_blank(),
- panel.background = element_blank(),
- axis.ticks=element_blank()
- ggplot(data=mtcars, aes(x=wt,y=mpg))+
- geom_point(color="red",size=1,shape=0)+
- mytheme
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三,坐标(scale)
ggplot2包使用函数scale_x_xxx()和scale_y_xxx()分别控制坐标轴的数据,常用的函数有三个:scale_x_date,scale_x_discrete,scale_y_continuous,其中discrete表示坐标轴的值是可罗列的散列值,而continuous表示是不可罗列的连续值:
- scale_y_continuous(name = waiver(), breaks = waiver(),
- minor_breaks = waiver(), labels = waiver(), limits = NULL,
- expand = waiver(), oob = censor, na.value = NA_real_,
- trans = "identity", position = "bottom", sec.axis = waiver())
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参数注释:
name:坐标轴上的文字
breaks:间距,如何对坐标轴的值进行间断,如果不设置,那么使用默认值,显示设置:NULL(不间断),数值向量,函数(输入是范围,输出是间距)
minor_breaks :同breaks参数,表示最小的间距
labels:标签,间距的文字显示;数量必须同breaks相同;
limits:数值向量,用于指定坐标轴的最小值和最大值
expand:数值向量,默认值是c(0.05,0),用于指定数据离坐标轴的距离
oob:函数对象,Function that handles limits outside of the scale limits (out of bounds).
na.value :用于替换缺失值的值
trans :指定转化对象,用于产生breaks和labels;
position:指定坐标轴的位置;
sec.axis:指定辅助坐标轴(secondary axis);
例如,x轴是以日期(date)为值的坐标轴,而y轴按照pretty_breaks()函数进行间断,标签按照特定的格式显示:
- library("scales")
- ggplot(data=mtcars, aes(x=wt,y=mpg))+
- geom_point(color="red",size=1,shape=0)+
- scale_x_date(date_labels="%Y-%m",date_breaks="1 month")+
- scale_y_continuous(breaks=pretty_breaks(n=3), labels=scales::unit_format("k", 1e-3))
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在使用函数pretty_breaks()之前,请首先加载scales包;
- install.packages("scales")
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四,多重图
要同时绘制多个图形,可以使用gridExtra包中的grid.arrange()函数,绘制多重图时,需要定义一个ggplot()的列表,并把列表传递给grid.arrange()函数,在该函数中指定图形的布局(layout)例如:
- library("gridExtra")
- gs=list(NULL)
- gs[[1]]<-ggplot()
- gs[[2]]<-ggplot()
- gs[[n]]<-ggplot()
- grid.arrange(grobs=gs,ncol=1)
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