R语言实战学习笔记（二）图形初阶

2 图形初阶

2.1 图形参数

通过函数par()指定字体，颜色，坐标等图形参数，格式为par(optionname=value,optionname=value,…)，不加参数的执行par()将生成一个含有当前参数设置的列表，添加optionname=no.readonly=TRUE可以生成一个可以修改的当前图形参数列表

> opar <- par(no.readonly = TRUE)#记录默认样式
> par(lty=2,pch=17)
> plot(x,y,type="b")
> par(opar)#恢复默认样式

以上可以得到实心三角作为符号，虚线连接点的图形。下面是各种参数的说明

参数	作用	描述	列表
pch	点的符号	指定绘制点时使用的符号
cex	符号的大小	指定符号的大小。cex是一个数值，表示绘图符号相对于默认大小的缩放倍数。默认大小为1，1.5表示放大为默认值的1.5倍，0.5表示缩小为默认值的50%，等等
lty	线条类型
lwd	线条宽度	指定线条宽度。lwd是以默认值的相对大小来表示的（默认值为1）。例如，lwd=2将生成一条两倍于默认宽度的线条
col		默认的绘图颜色。某些函数（如lines和pie）可以接受一个含有颜色值的向量并自动循环使用。例如，如果设定col=c(“red”, “blue”)并需要绘制三条线，则第一条线将为红色，第二条线为蓝色，第三条线又将为红色
col.axis		坐标轴刻度文字的颜色
col.lab		坐标轴标签（名称）的颜色
col.main		标题颜色
col.sub		副标题颜色
fg		图形的前景色
bg		图形的背景色
cex		表示相对于默认大小缩放倍数的数值。默认大小为1，1.5表示放大为默认值的1.5倍，0.5表示缩小为默认值的50%，等等
cex.axis		坐标轴刻度文字的缩放倍数。类似于cex
cex.lab		坐标轴标签（名称）的缩放倍数。类似于cex
cex.main		标题的缩放倍数。类似于cex
cex.sub		副标题的缩放倍数。类似于cex
font		整数。用于指定绘图使用的字体样式。1=常规，2=粗体，3=斜体，4=粗斜体，5=符号字体（以Adobe符号编码表示）
font.axis		坐标轴刻度文字的字体样式
font.lab		坐标轴标签（名称）的字体样式
font.main		标题的字体样式
font.sub		副标题的字体样式
ps		字体磅值（1磅约为1/72英寸）。文本的最终大小为 ps*cex
family		绘制文本时使用的字体族。标准的取值为serif（衬线）、sans（无衬线）和mono（等宽）
pin		以英寸表示的图形尺寸（宽和高）
mai		以数值向量表示的边界大小，顺序为“下、左、上、右”，单位为英寸
mar		以数值向量表示的边界大小，顺序为“下、左、上、右”，单位为英分*。默认值为c(5, 4, 4, 2) + 0.1

一些例子：

> dose <- c(20,30,40,45,60)
> drugA <- c(16,20,27,40,60)
> drugB <- c(15,18,25,31,41)
> opar <- par(no.readonly = TRUE)
> par(pin=c(2,3))
> par(lwd=2,cex=1.5)
> par(cex.axis=.75,font.axis=3)
> plot(dose,drugA,type="b",pch=19,lty=2,col="red")
> plot(dose,drugB,type="b",pch=23,lty=6,col="blue",bg="green")
> par(opar)

得到如下两幅图

2.2 文本，自定义坐标轴和图例

在绘图函数plot，hist，boxplot中，可以直接在参数中添加main=“xxx”（标题），sub=”xxx“（副标题），xlab=“xxx”，ylab=“xxx”（坐标轴标签），xlim=c(0,100),ylim=c(0,100)（坐标轴范围，例从0到100）。

2.2.1 标题

title()函数，例

title(main="my title",col.main="red',
      sub="my sub",col.sub="blue",
      xlab="my x label,ylab="my y label",
      col.lab="green",cex.lab=0.75)

若要用其他函数设置标题，则需在plot函数中，将ann=FALSE，以免两个函数会让标题，坐标标签等重复。

2.2.2 坐标轴

axis()函数，参数如下

选项	描述
side	一个整数，表示在图形的哪边绘制坐标轴（1=下，2=左，3=上，4=右）
at	一个数值型向量，表示需要绘制刻度线的位置
labels	一个字符型向量，表示置于刻度线旁边的文字标签（如果为NULL，则将直接使用at中的值）
pos	坐标轴线绘制位置的坐标（与另一个坐标轴相交的位置的值）
lty	线条类型
col	线条和刻度线的颜色
las	标签是否平行于（=0）或者垂直于（=2）坐标轴
tck	刻度线的长度，以相对于绘图区域大小的分数表示（负值表示在图形外侧，正值表示在图形内侧，0表示禁用刻度，1表示绘制格网线）；默认值为-0.01

自定义坐标轴时，要禁用高级绘图函数自动生成的坐标轴，axes=FALSE禁用全部坐标轴，包括框线，参数xaxt="n"和yaxt="n"分别禁用x轴和y轴，有框线，无刻度。

x <- c(1:10)  
y <- x  
z <- 10/x  
  
opar <- par(no.readonly=TRUE)  
  
par(mar = c(5,4,4,8)+0.1)  
  
plot(x, y, type="b",  
    pch = 21, col = "red",  
    yaxt = "n", lty = 3, ann = FALSE)  #隐藏y轴刻度和xy的标签
      
lines(x, z, type = "b", pch = 22, col = "blue", lty = 2)  #plot为新画，lines为在现有图形上添加
  
axis(2, at = x, labels = x, col.axis = "red", las = 2)  
  
axis(4, at = z, labels = round(z, digits = 2),  
    col.axis = "blue", las = 2, cex.axis = 0.7, tck = -0.03)  
  
mtext("y = 1/x", side = 4, line = 3, cex.lab = 1, las = 2, col = "blue")  
  
title("An Example of Creative Axes",  
    xlab = "X values",  
    ylab = "Y = X")  
  
par(opar)  

得到图形

2.2.3 参考线

abline(h=yvalues,v=xvalues),还可以设置线条类型，颜色，宽度等。

2.2.4 图例

legend()参数包括：

参数	说明
location	设置图例的位置（左上角位置）除了使用x和y参数外，也可以使用“bottomright”、“bottom”、“bottomleft”、“left”、“topleft”、“top”、“topright”、“right”、“center”参数，locator(1)可以鼠标自选位置
legend	一个字符向量，表示图例中的文字
horiz	为FALSE（默认）时，图例垂直排列为TRUE时，图例水平排列
ncol	图例的列数目。如果horiz为true，则此项无意义
pch	图例中点的样式。可以既设置pch，又设置lty，并可以设置为NA，表示某组图例无点样式。
lty	图例中线的样式。可以既设置pch，又设置lty，并可以设置为NA，表示某组图例无线样式。
col	图例中点/线的颜色
bg	图例的背景颜色。在bty参数为“n”时无效
bty	设置图例框的样式：默认为“o”，表示显示边框。设置为“n”表示无边框。
title	设定图例的标题

下面通过几个实例进行介绍。先来看如下的代码。
text.legend=c(“上周pv”,“本周pv”,“pv同比增长”,“pv环比增长”)
col2<-c(“black”,“blue”)
legend(“topleft”,pch=c(15,15,16,16),legend=text.legend,col=c(col,col2),bty=“n”,horiz=TRUE)

上述代码用于设置图例的左上角（topleft），并通过col参数把图例中的颜色和主图形中的各组数据颜色进行对应。由于只设置了pch参数，而未设置lty参数，所以图例中的icon图标全部使用点来代替。bty为n时，图例无边框。horiz设置为TRUE时，表示每组图例水平排列。最终的效果如图所示。

下面这段代码不再使用特定字符串来设置位置，而是直接设置位置（x=1，y=500），位置仍在左上角。
legend(1,500,pch=c(15,15,NA,NA),lty=c(NA,NA,1,1),legend=text.legend,col=c(col,col2),ncol=2,bg=“aliceblue”)

其中，pch参数设置前两组图例是点样式（15），lty参数设置后两组图例是线样式（1）。ncol=2，表示4组图例排列为2列。由于没有设置bty参数，所以该图例默认没有边框。通过bg背景颜色参数设置图例颜色为aliceblue。最后的效果如图所示。

2.2.5 标注

text()向绘图区域内部添加文本，mtext()向图形四个边界之一添加文本。
text(location,“text to place”,pos,…)
mtext(“text to place”,side,line=n,…)
pos为文本相对于位置参数的方位，1，2，3，4。

2.3 图形组合

par()和layout()来对图形进行组合，如par(mfrow=c(2,2))就送创造一个两行两列的子图形，按列填充。layout(mat)，mat是一个矩阵，指定所要组合的多个图形的所在位置，如layout(matrix(c(1,1,2,3),2,2,byrow=TRUE))，这句话相当于，子图形的分布为2乘2，按行填充，其中第一排第一个位置是第一个图形，第一排第二个位置还是第一个图形，第二排第一个位置是第二个图形，第二排第二个位置是第三个图形。还可以通过widths=c(3,1),heights=c(1,2)来指定，左边图形的宽度是右边图形的三倍，下面图形的高度是上面图形的两倍。

图形布局的精细控制
可能有很多时候，你想通过排布或叠加若干图形来创建单幅的、有意义的图形，这需要有对图形布局的精细控制能力。你可以使用图形参数fig=完成这个任务。此上添加两幅箱线图，创建了单幅的增强型图形。

opar<-par(no.readonly = TRUE)
par(fig=c(0,0.8,0,0.8))
plot(mtcars$wt,mtcars$mpg,xlab = "miles per callon",ylab = "Car Weight")
par(fig=c(0,0.8,0.55,1),new=TRUE)
boxplot(mtcars$wt,horizontal = TRUE,axes=FALSE)
par(fig=c(0.65,1,0,0.8),new=TRUE)
boxplot(mtcars$mpg,axes=FALSE)

要理解这幅图的绘制原理，请试想完整的绘图区域：左下角坐标为(0,0)，而右上角坐标为(1,1)。参数fig=的取值是一个形如c(x1, x2, y1, y2)的数值向量。

第一个fig=将散点图设定为占据横向范围0-0.8，纵向范围0-0.8。
上方的箱线图横向占据0-0.8，纵向0.55-1。右侧的箱线图横向占据0.65-1，纵向0-0.8。fig=默认会新建一幅图形，所以在添加一幅图到一幅现有图形上时，请设定参数new=TRUE。我将参数选择为0.55而不是0.8，这样上方的图形就不会和散点图拉得太远。类似地，我选择了参数0.65以拉近右侧箱线图和散点图的距离。你需要不断尝试找到合适的位置参数。