数据分析方法与R软件4-R的绘图操作.ppt

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1、首都首都首都首都经济贸经济贸易大学易大学易大学易大学 统计统计学院学院学院学院任任任任 韬韬数据分析方法与数据分析方法与R R程序程序R R的的绘图操作操作本章主要内容高级绘图语句低级绘图语句交互绘图语句其它绘图语句绘图命令参数ggplot2程序包3R是强大的图形构建构建平台，例如：4R是强大的图形构建构建平台，例如：5R是强大的图形构建构建平台，例如：6R是强大的图形构建构建平台，例如：7绘图语句的分类绘图语句可以分成了三个基本的类：高高高高级绘图语级绘图语句句句句在图形设备上产生一个新的图区，它可能包括坐标轴，标签，标题等等 低低低低级绘图语级绘图语句句句句会在一个已经存在的图上加上更多的

2、图形元素，如额外的点，线和标签 交互交互交互交互绘图语绘图语句句句句允许你交互式地用定点设备（如鼠标）在一个已经存在的图上添加图形信息或者提取图形信息8本章主要内容高高级绘图语句句低级绘图语句交互绘图语句其它绘图语句绘图命令参数ggplot2程序包9高级绘图语句高级图形显示函数是用来产生输入数据的完整图片图中应具备的坐标轴，标签和标题会自动产生高级图形显示语句会开始一个新的图区，必要时会清空当前的图区10plot()函数在R 里面最常用的一个图形函数是plot()plot()，这是一个泛型函数：产生的图形依赖于第一个参数的类型 plot(x,y)plot(x,y)：如果x 和y 是向量，则pl

3、ot(x,y)plot(x,y)将产生y 对x 的散点图用包含两个分量x 和y 的列表或是一个双列的矩阵作为一个参数也能得到一样的结果 plot(x)plot(x)：如果x 是一个时间序列，将产生一个时间序列图如果x 是一个数值向量，将产生一个向量值对该向量索引的图如果x 是一个复向量，将会产生一个向量元素虚部对实部的图11plot()函数 plot(f)plot(f)：f f是一个因子对象，则产生f的直方图 plot(f,y)plot(f,y)：f f是一个因子对象，y y是一个数值向量则产生y y 在f f 的各种水平下的盒状图 plot(df)plot(df)：dfdf是一个数据框，则产

4、生数据框中变量的分布图 plot(expr)plot(expr)：exprexpr是一个对象名被“+”分割的表列（如，a+b+c），则产生一系列指定对象的分布图 plot(y expr)plot(y expr)：y y是任何对象，exprexpr同上，则得到y y相对expr中各个对象画的图12plot()的例子 plot(ATO,ROE)plot(ATO,ROE)plot(ROE)plot(a)plot(ROE+ATO+PM)plot(ROEATO+PM)13plot()的例子plot(ATO,ROE)plot(ROE)plot(ROE)plot(a)plot(ROE+ATO+PM)plot

5、(ROEATO+PM)14plot()的例子plot(ATO,ROE)plot(ROE)plot(a)plot(a)plot(ROE+ATO+PM)plot(ROEATO+PM)15plot()的例子plot(ATO,ROE)plot(ROE)plot(a)plot(ROE+ATO+plot(ROE+ATO+PM)PM)plot(ROEATO+PM)16plot()的例子plot(ATO,ROE)plot(ROE)plot(a)plot(ROE+ATO+PM)plot(ROEATO+Pplot(ROEATO+PM)M)17pairs()函数如果X 是一个数值矩阵或者数据框，pairs(X)pa

6、irs(X)将产生X 的列之间的散点图矩阵18pairs()函数19qqnorm(x),qqline(x),qqplot(x,y)函数 qqnorm(x)qqnorm(x)显示数值向量x 相对期望的正态有序分值（Normal order scores）的比较图（正态分值图）qqline(x)qqline(x)是在上述图上加一条理论上的分位对分位的直线 qqplot(x,y)qqplot(x,y)产生x 的分位对y 的分位的图以比较二者的分布是否一致20qqnorm(x),qqline(x),qqplot(x,y)函数 qqnorm(x)qqline(x)qqplot(x,y)21qqnorm(

7、x),qqline(x),qqplot(x,y)函数qqnorm(x)qqline(x)qqplot(x,y)22qqnorm(x),qqline(x),qqplot(x,y)函数qqnorm(x)qqline(x)qqplot(x,y)23hist()函数 hist(x)hist(x)、hist(x,nclass=n)hist(x,nclass=n)、hist(x,breaks=b,.)hist(x,breaks=b,.)产生数值向量x 的直方图程序会自动选择适合的分类数目，但可以通过设定参数nclass=来改变分类数还有一种方法是，通过参数breaks=精确设置断点（breakpoint）

8、如果设定参数probability=TRUE，柱高度将表示频率而不是频数。24hist()函数 hist(x)hist(x)hist(x,nclass=6)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b,probability=TRUE)25hist()函数hist(x)hist(x,nclass=6)hist(x,nclass=6)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b,probability=TRUE)26hist(

9、)函数hist(x)hist(x,nclass=6)b=seq(40,90,by=2)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b)hist(x,breaks=b)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b,probability=TRUE)27hist()函数hist(x)hist(x,nclass=6)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b)b=seq(40,90,by=2)b=seq(40,90,by=2)hist(x,breaks=b,hist(x,breaks=b,probability=TRUE)probabili

10、ty=TRUE)28本章主要内容高级绘图语句低低级绘图语句句交互绘图语句其它绘图语句绘图命令参数ggplot2程序包29低级绘图语句有些时候，高级绘图函数不能准确产生你想要的图此时，低级绘图语句可以在当前图上精确增加一些额外信息（如点，线或者文字）注意，低级绘图语句无法单独使用，必须从属于某一个高级绘图语句换句话说，只有当我们使用高级绘图语句创建了一个图形后，才能使用低级绘图语句在该图形上添加内容30points(x,y)函数在当前图上增加（若干）点，点的横、纵坐标分别由向量x和y给出，例如：31points(x,y)函数在当前图上增加（若干）点，点的横、纵坐标分别由向量x和y给出，例如：32

11、lines(x,y)函数将点（坐标由向量x和y给出）按顺序连成线，例如：33lines(x,y)函数将点（坐标由向量x和y给出）按顺序连成线，例如：34text(x,y,labels,.)函数在图上指定的位置（坐标由向量x和y给出）添加由labels给定的文字。例如：35text(x,y,labels,.)函数在图上指定的位置（坐标由向量x和y给出）添加由labels给定的文字。例如：36abline()函数 abline(a,b)abline(a,b)：在当前图上添加斜率为b b 截距为a a 的直线 abline(h=y)abline(h=y)：在纵轴的y y位置添加水平线 abline(

12、v=x)abline(v=x)：在横轴的x x位置条件垂直线 abline(lmabline(lm（xyxy）)：绘制objobj所示的一元线性回归直线37abline()函数 abline(25,0.3)abline(25,0.3)abline(h=36)abline(v=50)abline(lm(yx)38abline()函数abline(25,0.3)abline(h=36)abline(h=36)abline(v=50)abline(lm(yx)39abline()函数abline(25,0.3)abline(h=36)abline(v=50)abline(v=50)abline(lm

13、(yx)40abline()函数abline(25,0.3)abline(h=36)abline(v=50)abline(lm(yx)abline(lm(yx)41polygon(x,y,.)函数绘制由向量x x和y y定义的顶点所围成的多边形42其它低级绘图语句 legend(x,y,legend,.)legend(x,y,legend,.)在当前图的特定位置增加图例（legendlegend）。标识字符，线条格式，颜色等都是被字符向量legendlegend 中的具体参数所注释必须给定一个含有画图单位对应值的参数v v（一个和legendlegend 长度一致的向量）：legend(,fi

14、ll=v)legend(,fill=v)：填充盒子的颜色 legend(,col=v)legend(,col=v)：点或者线条的颜色 legend(,lty=v)legend(,lty=v)：线条样式 legend(,lwd=v)legend(,lwd=v)：线条宽度 legend(,pch=v)legend(,pch=v)：标识字符(字符向量)43其它低级绘图语句 title(main,sub)title(main,sub)将mainmain 定义的标题以大字体的形式放在当前图的顶部，同时可以将subsub 定义的小标题以小字体的形式放在下部（可选）axis(side,.)axis(side

15、,.)在第一个参数（1到4，从底部顺时钟方式数）定义的某一侧增加一个坐标轴。另一个参数控制坐标轴相对图区的位置，刻度位置和标签位置。这对调用参数设置为axes=FALSEaxes=FALSE的plot()plot()函数后增加定制的坐标轴非常有用44一个复杂图形的例子45一个复杂图形的例子46本章主要内容高级绘图语句低级绘图语句交互交互绘图语句句其它绘图语句绘图命令参数ggplot2程序包47交互绘图语句无论是高级绘图语句还是低级绘图语句都是静态的，即图形生成以后除了添加新的元素无法做其他改变交互绘图语句允许用户在已经生成的图形上进行操作，从而使图形具有动态调整的能力48locator(n,t

16、ype)函数 locator()locator()函数的功能是返回用户鼠标左键在当前图上点击的位置的坐标参数n n（默认值为512）表示最大的点击次数函数运行结束的条件是点击次数达到n次或用户点击鼠标右键并选择“停止”参数typetype 允许在被点击的位置上添加点、星号等；默认值为n n，表示不添加任何内容函数返回值是包含名为x x和y y两个向量的列表，记录了被点击位置的横、纵坐标值49locator(n,type)函数50locator(n,type)函数51locator(n,type)函数52identify(x,y,labels)函数 identify()identify()函数允

17、许用户在已经显示在图上的一系列点中，通过鼠标左键点击选择一些点参数labelslabels 定义的标签将别放置在被选中的点旁边（labelslabels为空时，默认为点的索引值）参数x x和y y给出了所有显示在图中的备选的点的坐标，当用户在图形中点击时，距离点击位置最近的备选点会被选中函数的返回值是被选中点 的索引值53identify(x,y,labels)函数有时候我们想标定图上的一些特定点，而不是它们的位置，即我们需要的是这个点的索引值，而不是其坐标例如，我们可能期望用户能在图形显示上选择一些有意思的点，然后将这些点的索引值记录下来此时，identify()identify()函数可以

18、实现这一设想54identify(x,y,labels)函数例如，确定 图中的奇异点：55identify(x,y,labels)函数例如，确定 图中的奇异点：56identify(x,y,labels)函数例如，确定 图中的奇异点：57identify(x,y,labels)函数例如，确定 图中的奇异点：58本章主要内容高级绘图语句低级绘图语句交互绘图语句其它其它绘图语句句绘图命令参数ggplot2程序包59使用lowess()函数平滑散点lowess()函数使用非参数回归的方法拟合出散点的平滑曲线，如：60使用lowess()函数平滑散点lowess()函数使用非参数回归的方法拟合出散点的

19、平滑曲线，如：61使用curve()函数绘制方程图形curve()函数可以绘制出给定方程的曲线，其形式为 curve(expr,from=NULL,to=NULL,n=101,curve(expr,from=NULL,to=NULL,n=101,add=FALSE,.)add=FALSE,.)exprexpr为方程式 fromfrom和toto为横坐标显示范围，默认为NULLNULL n n为用于绘制曲线所需要计算的点的个数，默认为101 addadd表示是创建新图还是在已有图形中添加曲线，默认是FALSEFALSE其他图形参数在这里同样适用62使用curve()函数绘制方程图形例如绘制标准正

20、态分布曲线63使用curve()函数绘制方程图形向已存在的图添加标准正态分布曲线64使用curve()函数绘制方程图形向已存在的图添加标准正态分布曲线65本章主要内容高级绘图语句低级绘图语句交互绘图语句其它绘图语句绘图命令参数命令参数ggplot2程序包66关于绘图参数当创建图形时，R 的默认设置往往不能符合要求利用图形参数几乎可以定制任何你想显示的方式R 拥有一个数目很大的图形参数列表，该列表包括控制线条样式，颜色，图形排列和文字对齐等方面的参数每一个图形参数都有名字（如“col”，设置颜色）和值（如颜色值）图形参数可以用两种方式设定：要么是永久性的，在一次R的会话中一直有效；要么是临时性的

21、，仅仅影响当前图形67永久性地改变:par()函数函数par()par()用于访问和修改当前图形设备的参数列表直接使用par()par()函数，将返回所有图形参数的列表和当前设备的设定值 par(c(“col”,“lty”)par(c(“col”,“lty”)：仅仅返回col和lty两个参数的当前值 par(col=4,lty=2)par(col=4,lty=2)：改变col和lty两个参数的当前值68永久性地改变:par()函数69临时性地改变：绘图函数的参数例如：plot(x,y,pch=+)这将产生一个以加号为标符的散点图。这个语句不会影响后面的图形语句的默认图标70高级绘图语句的参数

22、xlab=stringxlab=string、ylab=stringylab=string：设定x 和y 轴的标签。可以用这些参数修改默认标签。默认标签常常是用于高级绘图函数中的对象的名字 main=stringmain=string：图形标题，以大字体置于图形的顶部 sub=stringsub=string：子标题，以小字体放在x-轴底部 axes=FALSEaxes=FALSE：禁止产生坐标轴71常用图形参数 type=type=：控制输出图形（特别是线条）的类型 type=p type=p 只显示点（默认）type=l type=l 显示线条 type=b type=b 同时显示点和线

23、type=o type=o 将点覆盖在线上 type=h type=h 绘制从点到零轴（x 轴）的垂直线 type=ntype=n图形不显示，但是坐标轴仍然显示（默认），并且坐标依然以数据设定。这个非常适合随后用低级绘图函数画图。72常用图形参数 pch=+pch=+：以引号中的字符作为点的标志 pch=4pch=4：当为pchpch设定一个0到25之间的整数时，将产生一个特定的符标 lty=2lty=2：设定线条类型。类型1 1是实线，类型0 0是不可见的，类型2 2和其他是点线和虚线，或者是点划线 lwd=2lwd=2：设定线条宽度 col=2col=2：点，线，文本，填充区域和图像的颜色

24、设置 font=2font=2：设定字体，1 1对应于纯文本，2 2对应粗体，3 3对应斜体，4 4对应粗斜体，5对应符号体（包括希腊字母）73多重图形环境R 允许你在一个单页上创建一个n m 图形阵列。每一个图有它自己的边缘，图形阵列是被可选的外边缘（outer margin）包围着 mfcol=c(3,2)mfcol=c(3,2)：设置多重图形阵列的大小。第一个值是行数；第二个值是列数，使得图片以列的方式放置 mfrow=c(2,4)mfrow=c(2,4)：使得图片以行的方式放置74改变坐标轴范围 xlimxlim和ylimylim选项可以改变坐标轴范围，如：75改变坐标轴范围 xlim

25、xlim和ylimylim选项可以改变坐标轴范围，如：76本章主要内容高级绘图语句低级绘图语句交互绘图语句其它绘图语句绘图命令参数ggplot2程序包程序包77什么是ggplot2ggplot2是当前非常流行的R环境下的绘图程序包与R本身的绘图功能相比，ggplot2具有语法上的统一性，通过图形语法来支持绘图功能ggplot2可以避免诸如添加图例等繁琐的细节与很多统计软件一样，ggplot2有很多预设图形，同时还可以很方便的将各种图形元素进行组合ggplot2还具有图层的概念78图形语法Wilkinson（2005）创建了一套用来描述所有统计图形深层特性的语法规则，即图形语法根据该语法，一张统

26、计图形就是从数据数据数据数据到几何几何几何几何对对象象象象（geometric object，缩写为geom，包括点、线，条等）的图图形属性形属性形属性形属性（aesthetic attributes，缩写为aes，包括颜色、形状、大小等）的一个映射，并绘制在某个特定的坐标系（coordinate system，缩写为coord）中。图形中还可能包含数据的统计变换统计变换（statistical transformation，缩写为stats）通过分面分面分面分面（facet）可以生成数据不同子集的图形79qplot()函数qplot()函数（即quick plot）是该程序包最基本的函数，其

27、语法形式为：qplot(x,y=NULL,.,data,facets=NULL,qplot(x,y=NULL,.,data,facets=NULL,margins=FALSE,geom=auto,margins=FALSE,geom=auto,stat=list(NULL),position=list(NULL),stat=list(NULL),position=list(NULL),xlim=c(NA,NA),ylim=c(NA,NA),xlim=c(NA,NA),ylim=c(NA,NA),log=,main=NULL,log=,main=NULL,xlab=deparse(substit

28、ute(x),xlab=deparse(substitute(x),ylab=deparse(substitute(y),asp=NA)ylab=deparse(substitute(y),asp=NA)80案例：上市公司特殊处理（ST）8182838485几何对象geom几何对象决定了图形的类型只含有一种几何对象的图通常有特定的名字，比如“散点图”，“条形图”，“箱线图”由多种几何对象组合而成的更复杂的图形通常没有特定的名字86geom参数 geom=“point”geom=“point”绘制散点图 geom=“smooth”geom=“smooth”拟合平滑曲线，并显示标准误 geom=“

29、boxplot”geom=“boxplot”绘制盒型图 geom=“path”geom=“path”或 geom=“line”geom=“line”在数据点之间绘制连线 geom=“histogram”geom=“histogram”绘制直方图（当单个向量作为数据时，直方图是默认选项）geom=“freqpoly”geom=“freqpoly”绘制频率多边形 geom=“density”geom=“density”绘制密度曲线 geom=“bar”geom=“bar”绘制条形图870为最不平滑，为最不平滑，1为最平滑为最平滑88分类变量（因子）分类变量（因子）899091929394分面分面95969798Thanks！