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1、第四章R统计图形一图胜千言，优秀的图形可以将枯燥的数字以友好的形式展示在 大家前面，从而让数据自己说话。统计图是统计描述的重要工具，它 可以直观的反映出事物间的数量关系.在可视化技术如火如荼的发展 之背景下，加上R软件在作图上的优越性,学习使用R统计作图已经 成为必然趋势.本章主要向大家介绍R底层作图函数以及高水平作图函数，以及 现今一些经典的R作图包.4.1引入图 4.1 mapped 2011想必大家看到这幅图，也许都想知道要怎么样才能画出来呢？是 的，R就能完成，并且还能完成得非常漂亮.冰冻三尺非一日之寒， 要想完成这么复杂但是美观的图案，还是得学习很多的东西，下面我 们也就从R最基础的
2、作图函数开始，达到你所见则能所画.或者想方法，让一般能实现的东西变得更加漂亮.4.2 R统计描述作图4.2.1直方图、经验分布图与QQ图直方图的作图函数为hist(x),x为向量.其他参数详见帮助函 数？ hist.与百方图相配套的核密度估计函数density(x)，其目的是用已知 样本估计其密度.其他参数详见？ density.经验分布函数的作图命令为ecdf(x).不论是直方图还是经验分布图，要从比较上鉴别样本是否近似于 某种类型的分布较困难，而QQ图可以帮助我们鉴别样本的分布是否 近似于正态分布.qqnorm()和qqline()提供了画正态QQ图和相应直 线的方法，其他的参数详见帮助文
3、件.例4.2.1下面是15个学生的体重(单位:Kg)如下75.0 64.0 47.4 66.9 62.2 62.2 58.7 63.566.6 64.0 57.0 69.0 56.9 50.0 72.0对此数据作出直方图、核密度估计图以及QQ图.命令为：whist(w,freq=F) #绘出密度直方图 lines(density(w),col=blue) #绘出蓝色的学生体重密度线 lines(44:76,dnorm(44:76,mean(w),sd(w),col=red)qqnorm(w);qqline(w)#绘出学生体重的QQ图我们得到下面的图：Histogram of wHonrial
4、Q-Q Plotw.TlwcfsUcal Quarrtilei图4.2学生体重的直方图、核密度估计图和QQ图 由图4.2可以看出15个学生的体重是近似服从正态分布的.4.2.2箱线图箱线图的作图函数为boxplot()，参数详见？ boxplot.在箱线图中，上(Q3)下(Q1)四分位数分别确定出中间箱体的 顶部和底部，箱体中间的粗线是中位数所在的位置.由箱体向上下伸 出的垂直部分成为“触须”，表示数据的散步范围，最远点为1.5倍 四分位数间距，超出此范围的点称为异常指点，通常用“o”表示.在R软件中，InsectSprays是内部的数据框，它由两列数据构 成，一列叫count,由数据构成，另
5、一列叫spray,由因子构成，共有 A-F六个水平，现在画出数据count在这六个水平下的箱线图，其命 令为：boxplot(countspray,data=InsectSprays,notch二T,col=2:7)得到下面的图形:A图4.3 InsectSpray的箱线图由上面可以看出在C、D两个水平上，存在极端异常值点(处于 外限之外)，都含有“o”标记.col=2:7代表箱线图的颜色向量从2 (红色)开始到7 (淡黄色)，图中的C、E、F水平上四分位数离中 位数的距离远比下四分位数距中位数的距离大，说明这些水平上，数 据呈右偏分布，即数值较小的占多数；同理，B、D水平下，数据呈 左偏分布
6、，数值较大的占多数.当然boxplot()函数也还有其他很多的统计应用，希望您可以自 己去学习.4.3高水平作图函数4.3.1高水平的函数作图简介高水平作图函数有：plot()、pairs()、coplot()、dotchart()、contour()、image()、persp()等等(1) plot ()函数的使用方法： plot(x,y):x,y为向量，生成y关于x的散点图. plot(x):x是一时间序列，生成时序图；x是向量，生成x关于下 标的散点图；x是复向量，生成复数的实部与虚部的散点图. plot(f,y):f是因子，y是数值向量，生成y关于f水平的箱线图. plot(df):
7、df为数据框，生成df中所有变量的相对散点图.(2) pairs(x):x为矩阵，生成矩阵各列的散布图；x为数据框时， 同plot(x)的功能.(3) coplot()函数的使用方法： coplot(ab|c):在给定c值下，a关于b的散点图. coplot(ab|c+d):即按c,d划分下，a关于b的散点图.(4) dotchart(x):构造数据x的点图，点图中，y轴是数据x标记， x轴是数据x的数值.(5) image(x,y,z,)，contour(x,y,z,)，persp(x,y,z,)其 中 x,y为数值型向量，z是与x和y对应的矩阵(z的行数是x的 维数，z的列数是y的维数).
8、image()绘出三维图形的映像， contour()绘出三维图形的等值线，persp()绘出三维图形的表 面曲线.4.3.2高水平作图例证例证1 R软件中，数据VADeaths给出了 virginia(弗尼吉亚)州在 1940年的人口死亡率.Rural Male Rural Female Urban Male Urban Female50-5411.78.715.48.455-5918.111.724.313.660-6426.920.337.019.365-6941.030.954.635.170-7466.054.371.150.0画出该数据框的点图.R命令如下：dotchart(VAD
9、eaths,main=Death Rates in Virginia -1940)dotchart(t(VADeaths),main=Death Rates in Virginia -1940)Rural Female 70-74Urban Male 7074irban Female irbanMale ：urai Female :ural MaleFemaleJvlale -emale 4aleDeath Rates In Virginia -1940图4.4 Virginia州1940年的人口死亡率的点图例证2对日中内部数据集iris中的前四列进行点图分析R命令如下: pairs(iris
10、1:4, main = Andersons Iris Data - 3 species,+pch = 21, bg = c(red, green3,blue)unclass(iris$Species)得到下面的点图:Andersons Iris Data - 3 species2.03.04.00.51.52.54.5 s图64.时Anderson s 1 iris的散点矩阵图例证3-2n , 2n X -2n , 2n 的正方形区域内绘函数z sin x sin y的等值线图和三维曲面图.R程序如下： x-y f z contour(x,y,z,col=red,main=z=sinxsiny
11、 的等值线图) persp(x,y,z,theta=30,phi=30,expand=.7,col=red) #增加了观察图形的角度theta和图形的颜色.z=sinxsiny的等值线图6-4-20246图4.6乙sin工sin j的等值线图画三维曲面图的时候，直接底层函数persp ()画出的也许没那么 美观，若选择rgl R包，名为：3D可视化装置，它便能画出优美的 三维图，当然还有其他很多强大的功能:画3D图、电影动画、函数动 画等等，这些都是基于OPENGL图形处理系统下的.那么我们用rgl画 出上面这个函数的三维图时，命令为： library(rgl) zorder=rank(z)
12、#z为函数f关系下的外积运算 persp3d(x,y,z,col二rainbow(as.integer(max(zorder)zorder) #加上了彩虹渐变颜色参数.得到下面的3D图：z图 4.7 Z由3D图也可以很直观的看到，在上图达到尖刺的地方达到函数的最大或者最小值(上面的为最大值，下面的为最小值).4.4. R画图包在cran官网上，在taskview 一栏，分类列出了 R的各种包，有 一类别为Graphics即为图形包，现今共有32个，主要有：rgl、 ggplot2、lattice、plotrix、vcd、RcolorBrewer、animation,gallery 等等包，当然
13、还有一些统计包中也会自带一些特殊的图形绘画函数： 如corrplot绘制相关矩阵数据的可视化图.我们主要通过一些例子，介绍下ggplot2和corrplot包的一些应 用，其他详细的用法可以参见cran官网上的资料，也可以从google 搜索到 ggplot.pdf 和 corrplot.pdf.例 4.4.1 R 内部数据 quakes ( Locations of Earthquakes offFiji)，包含了地震发生的经纬度，以及死亡人数、震级等等.我们可以简单的画出地震发生代的级数与其经纬度的关系，画出散 点图.命令为:require(ggplot2)#导入 R 包 ggplot2
14、head（quakes） #查看数据集quakes的前六行 qpolt(lat,long,data二quakes,col二mag,size二exp(mag) 得到下面的图形:185-180-4.04.55.05.56.0_o175-170-例4.4.2给出我国外汇储备在1985-2011年的数据:IM （进口额）、内生产总值）、FR （外汇储备量）、EM （出口额）、expfmag) 100 200 300 400 500包含Gdp (国FDI （外商直接投资）、M2（广义货币供应量）、SD （短期债务）、 latLD （长期债务）等等.绘出外汇与其众多影响因素的相关矩阵可视化图形.R命令:rtlibrary(corrplot)corrcorrplot(corr,method=pie，order=hclust，hclust.method=ward”, addrect = 3,col=rev(rainbow(100)#采用饼图的方式，按照ward聚类（3类）排列.得
