ggplot2作图详解1:入门函数qplot

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ggplot2的功能不用我们做广告,因为它的作者Hadley Wickham就说ggplot2是一个强大的作图工具,它可以让你不受现有图形类型的限制,创造出任何有助于解决你所遇到问题的图形。一点也不谦虚。H.W.还说了另外一句话,“学习ggplot2你得忘记一些东西”,所以也有人说ggplot2是作图软件中的太极功。有点高深。

那好吧,我就怀着无比崇敬的心情来学一学这太极图法。先安装软件包:

1 qplot函数参数

Hadley Wickham同学很善解人意,知道我们接受一种新事物不会太容易,所以设计了个qplot函数。qplot 即“快速作图”(quick plot),顾名思义,能快速对数据进行可视化分析。它的用法和R base包的plot函数很相似,主要作用是让读者/用户在不知不觉中洗脑。先看看它的参数:

  • x, y: 意义明确,不用说了
  • data: 这个可以有,为数据框(data.frame)类型;如果有这个参数,那么x,y的名称必需对应数据框中某列变量的名称
  • facets: 图形/数据的分面。这是ggplot2作图比较特殊的一个概念,它把数据按某种规则进行分类,每一类数据做一个图形,所以最终效果就是一页多图
  • margins: 是否显示边界
  • geom: 图形的几何类型(geometry),这又是ggplot2的作图概念。ggplot2用几何类型表示图形类别,比如point表示散点图、line表示曲线图、bar表示柱形图等。
  • stat: 统计类型(statistics),这个更加特殊。直接将数据统计和图形结合,这是ggplot2强大和受欢迎的原因之一。
  • position: 图形或者数据的位置调整,这不算太特殊,但对于图形但外观很重要
  • xlim, ylim, xlab, ylab, asp: 初步可以按照plot函数的相应参数来理解

作为入门的第一节,下面主要讲data和geom参数。

2 qplot做散点图

2.1 使用向量数据

和plot函数一样,如果不指定图形的类型,qplot默认做出散点图。对于给定的x和y向量做散点图,qplot用法也和plot函数差不多:

ggplot2作图详解1:入门函数qplotggplot2作图详解1:入门函数qplot

2.2 使用数据框数据

虽然可以直接使用向量数据,但ggplot2更倾向于使用数据框类型的数据作图。使用数据框有几个好处:数据框可以用来存储数值、字符串、因子等不同类型等数据;把数据放在同一个R数据框对象中可以避免使用过程中数据关系的混乱;数据外观的整理和转换方便。ggplot2中使用数据框作图的最直接的一个效果就是:你可以直接用数据的分类特性(数据框中的列变量)来决定图形元素的外观,这个过程在ggplot2中称为映射(mapping),是自动的。

在演示使用数据框作图的好处之前我们先了解以下ggplot2提供的一组有关钻石的示范数据 diamonds:

可以看到这是数据框(data.frame)类型,有10个变量(列),每个变量有53940个测量值(行)。第一列为钻石的克拉数(carat),为数字型数据;第二列为钻石的切工好坏(cut),为因子类型数据,有5个水平;第三列为钻石颜色(color),为7水平的因子;后面还有其他数据。由于数据太多,我们只取前7列的100个随机观测值。数据基本就是我们平时记录原始数据的样式:

如果要做钻石克拉和价格关系的曲线图,用plot和qplot函数都差不多:

ggplot2作图详解1:入门函数qplotggplot2作图详解1:入门函数qplot

但如果要按切工进行分类作图,plot函数的处理就复杂了,你首先得将数据进行分类提取,然后再一个个作图。虽然可以用循环完成,但作图后图标的添加还得非常小心,你得自己保证数据和图形外观之间的对应关系:

ggplot2作图详解1:入门函数qplot

但用ggplot2作图你需要考虑数据分类和图形元素方面的问题就很少,你只要告诉它用做分类的数据就可以了:

ggplot2作图详解1:入门函数qplot

如果不喜欢它默认的图形背景,要改变也相当简单,ggplot2预置了几个模板,这些内容我们在后面再详细说:

ggplot2作图详解1:入门函数qplot

数据框可以存储不同的数据,而这些数据是有类型差别的。ggplot2作图对各类数据的要求也非常严格,用于分类的数据必需是因子类型,否则就出错,例如下面的语句就会出错:

3qplot做曲线图

和plot函数一样,qplot也可以通过设置合适的参数产生曲线图,这个参数就是geom(几何类型)。图形的组合非常直接,组合表示几何类型的向量即可:

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4 qplot做统计图

qplot是名副其实的qplot(quick plot)函数,通过改变几何类型geom参数的值你可以获得各种图形。geom参数可以设置的值和意义是:

  • point:散点图
  • line:曲线图
  • smooth:平滑曲线
  • jitter:另一种散点图
  • boxplot:箱线图
  • histogram:直方图
  • density:密度分布图
  • bar:柱状图

前两种我们看过了,bar类型下面另讲,jitter以后有机会再说,看看其他4种类型:

ggplot2作图详解1:入门函数qplotggplot2作图详解1:入门函数qplot

ggplot2作图详解1:入门函数qplotggplot2作图详解1:入门函数qplot

 

能做什么样的图形取决于数据,这点我们都很清楚,所以不同类型的图使用的数据有所不同,参数也有变化。前面我们说ggplot2可以整合不同类型的图形到一个图中,但很重要的一个前提是要组合的这些形状要能共享一组数据和参数。道理很简单,如果某人绞尽脑汁把散点图和密度分布图融合在一个图中展示,不出一周他就要住进精神病院。

5 qplot做柱形图

做柱形图很少直接用原始数据,一般都要通过计算变换如求平均值后再做。这其实是一个统计过程,所以多数柱形图应该也是统计类型的图。ggplot2对柱形图的处理体现了这一思想:柱形图是一种特殊的直方图。所以ggplot2可以直接用原始数据做出柱形图,这是它的优点之一。下面按钻石切工对价格求平均值后做柱形图:

ggplot2作图详解1:入门函数qplot

 

stat参数表示统计的类型,而fun.y则表示应用于统计的函数。把geom参数值换成bar得到相同的图形:

如果不嫌麻烦,可以先计算出平均值再柱形图也没什么问题。引物bar图形的本质是统计图形,所以得设置stat参数为identity,即不做统计:

ggplot2作图详解1:入门函数qplot

通过学习上面的简单例子可能会有点收获:了解了ggplot2的qplot函数能用什么样的数据做什么图,知道一点关于ggplot2几何类型和统计类型的概念,如何从传统的R语言作图中转过脑筋来。但也仅此而已。ggplot2作图是基于图层的,从上面qplot函数的使用例子中显然看不出来,除此外还有很多深层次的概念、理论和函数。

6 SessionInfo


原文来自:http://blog.csdn.net/u014801157/article/details/24372499

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