R语言学习系列18图形元素.docx

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R语言学习系列18图形元素

18.图形元素

目录：

一.函数plot

二.颜色

三.点

四.文字

五.线条

六.图例

七.坐标轴

八.子图

九.图形保存

正文：

R语言具有强大的图形可视化功能，可以逐条输入语句构建图形元素（颜色、点、线、文字、及图例等），逐渐完善图形特征，直到得到想要的效果。

图形元素的显示可以用图形函数和par函数的绘图参数来改良，也可以用绘制图形元素的基础函数来控制。

一、函数plot（）

绘制二维散点图，基本格式为：

plot（x,y=NULL,type="p",xlim=NULL,ylim=NULL,

log="",main=NULL,sub=NULL,xlab=NULL,ylab=NULL,

ann=...,axes=TRUE,frame.plot=axes,...）

其中，

x,y为坐标值，要求长度相同；

type指定图形的类型，默认为"p"（圆圈的点），"l"表示线，"b"表示点线，"c"表示挖去点的线，"o"穿过点的线，"s"和"S"表示两种阶梯形，"h"表示像直方图的竖线；

xlim设定x轴的范围；

ylim设定y轴的范围；

log="x"或"y"或"xy"，设置坐标值用e的幂次形式显示；

main设定主标题；

sub设定副标题；

xlab设定x轴标签；

ylab设定y轴标签；

ann设置是否显示标题和坐标轴标签；

axes设置是否显示坐标轴；

frame.plot设置是否显示图形区域的外边框

二、颜色

1.绘图参数col用来设置图形元素的颜色

R语言自带657种颜色，用函数colors（）可显示它们的名字。

R语言提供了固定调色板函数palette（）包括8种颜色（可自定义，用palette（"default"）恢复默认），则用数字1~8表示相应的颜色。

palette（）#默认包含的8种颜色

[1]"black""red""green3""blue""cyan""magenta""yellow""gray"

设置图形颜色的例：

attach（mtcars）

plot（wt,mpg,col="red"）

points（wt[cyl==6],mpg[cyl==6],col=3）

points（wt[cyl==8],mpg[cyl==8],col=4）

cl=c（"red","green","blue"）

legend（5,35,c（4,6,8）,pch=1,col=cl,bty="n"）

detach（mtcars）

注：

若设定颜色的整数＞8，将取余。

2.生成渐变颜色

R语言提供了一系列渐变颜色的生成函数，用来控制颜色值逐步变化。

（1）RGB模型（红绿蓝混合）

rgb（red,green,blue,alpha,max）

将RGB颜色转化为16进制数值；max指定最大值255或1；red,green,blue在[0,max]中取值；alpha为透明度，0表示完全透明，取max值表示完全不透明；

例如，rgb<-rgb（red=255,green=1:

255,blue=0,max=255）

生成"#FF0100""#FF0200"…"#FFFF00"共255个颜色值，依次使用它们实现渐变效果。

（2）彩虹色（赤橙黄绿青蓝紫）

rainbow（n,start,end,alpha）

（3）高温、白热化（红黄白）

heat.colors（n,start,end,alpha）

（4）地理图形（绿黄棕白）

terrain.colors（n,start,end,alpha）

（5）蓝青黄棕

topo.colors（n,start,end,alpha）

（6）青白粉红

cm.colors（n,start,end,alpha）

其中，n设定产生颜色的数目；start和end设定该类颜色的一个子集，生成的颜色将从该子集中产生；alpha为透明度。

（7）RColorBrewer包提供的3套配色方案

col=brewer.pal（n,name）

n为颜色数目（≥3）；name为颜色组名。

用

display.brewer.all（type=...）

设定调色方案：

“seq”表示连续型（连续渐变）；“div”表示极端型（用深色表示两端，浅色表示中间，可用来标记数据的离群点）；“qual”表示离散型（生成一系列彼此差异比较明显的颜色，常用来标记分类数据）。

cl=brewer.pal（3,"Dark2"）#使用RColorBrewer包配色方案

par（mfrow=c（1,1））

plot（wt,mpg,col=cl[1]）

points（wt[cyl==6],mpg[cyl==6],col=cl[2]）

points（wt[cyl==8],mpg[cyl==8],col=cl[3]）

legend（5,35,c（4,6,8）,pch=1,col=cl,bty="n"）

cl=rainbow（3）#使用rainbow函数配色

plot（wt,mpg,col=cl[1]）

points（wt[cyl==6],mpg[cyl==6],col=cl[2]）

points（wt[cyl==8],mpg[cyl==8],col=cl[3]）

legend（5,35,c（4,6,8）,pch=1,col=cl,bty="n"）

pie（rep（1,12）,col=rainbow（12））

三、点

用函数points（）在画布中添加点，基本格式为：

points（x,y,pch=…,cex=…,bg=…,font=…,lwd=…）

其中，

x,y为点的坐标位置；

pch指定点的样式，取0~25或"*","."等符号：

cex设定点的大小，默认为1（不缩放），小于1表示缩小，大于1表示放大；

col设定点边框填充的颜色；

bg设定点内部填充的颜色，仅限21~25号样式的点；

font设置字体，默认为1表示正常字体，2表示粗体，3表示斜体，4表示粗斜体；

lwd设置点边框的宽度，默认为1（不缩放），小于1表示缩小，大于1表示放大

attach（mtcars）

head（mtcars,3）

mpgcyldisphpdratwtqsecvsamgearcarb

MazdaRX421.061601103.902.62016.460144

MazdaRX4Wag21.061601103.902.87517.020144

Datsun71022.84108933.852.32018.611141

cyl<-as.factor（cyl）

cyl

[1]66468684466888888444488884448684

Levels:

468

plot（wt,mpg,col="white"）

as.integer（cyl）

[1]22123231122333333111133331113231

points（wt,mpg,pch=as.integer（cyl）,col=as.integer（cyl））

legend（5,35,c（4,6,8）,pch=1:

3,col=1:

3,bty="n"）

detach（mtcars）

或者使用绘图参数改变点的样式，结果是一样的：

plot（wt,mpg,pch=as.integer（cyl）,col=as.integer（cyl））

legend（5,35,c（4,6,8）,pch=2:

4,col=2:

4,bty="n"）

四、文字

文字属性参数：

cex设定字体大小，默认为1（不缩放），小于1表示缩小，大于1表示放大；

col设定字体颜色；

font设置字体样式，默认为1表示正常字体，2表示粗体，3表示斜体，4表示粗斜体。

1.函数title（）——给图形添加标题

基本格式为：

title（main=...,sub=...,xlab=...,ylab=...,

outer=FALSE,...）

其中，

main为主标题，sub为副标题，xlab为x轴标题，ylab为y轴标题，它们的值都是列表list（text,font=,col=,cex=,…）；

outer，默认为FALSE，设置是否把标题在图形区域外面显示。

实例：

plot（c（0:

5）,col="white",xlab="",ylab=""）

title（main=list（"主标题",cex=1.5）,sub=list（"副标题",cex=1.2）,xlab="x轴标题",ylab="y轴标题"）

2.函数text（）——向图形任意位置添加文字

基本格式为：

text（x,y=NULL,labels=...,cex=1,col=NULL,font=NULL,...）

其中，x,y设定文字的位置；labels为文字内容。

实例：

plot（c（0:

5）,col="white"）

text（3,2,labels="font=4:

粗斜体字体",font=4,cex=1.5）

3.函数mtext（）——向图形的四条边上添加文字

基本格式为：

mtext（text,side=3,line=0,cex=NA,col=NA,font=NA,...）

其中，

text为文字内容；

side设置哪一条边，1表示下，2表示左，3表示上，4表示右；

line设置文字与图形边缘的距离，默认为0

实例：

mtext（"side=1:

下边",side=1,line=2）;

mtext（"side=2:

左边",side=2,line=2）

mtext（"side=3:

上边",side=3）;

mtext（"side=4:

右边",side=4）

cyl=as.factor（cyl）

plot（wt,mpg,col="white",xlab="",ylab=""）

text（wt,mpg,cyl,col=as.integer（cyl）+1）

title（main=list（"MilesperGallonvs.WeightbyCylinder",cex=1.5）,xlab="Weight",ylab="MilesperGallon"）

#或者通过绘图参数实现相同的效果

plot（wt,mpg,pch=as.character（cyl）,col=as.integer（cyl）+1,xlab="Weight",ylab="MilesperGallon",main="MilesperGallonvs.WeightbyCylinder",cex.main=1.5）

五、线条

线条属性参数：

lty设置线条样式，用数字表示：

lwd设置线条粗细，默认为1（正常宽度），小于1（变细），大于1（变粗）。

1.函数lines（）——绘制曲线

基本格式为：

lines（x,y,type="l",lty=,lwd=,col=,...）

其中，x，y为点的坐标位置。

实例：

lines（x,y,lwd=1.5,lty=1,col="red"）

plot（c（-4,4）,c（-1,10）,col="white"）

x<-seq（-3,3,0.1）

y<-x^2

lines（x,y,lwd=1.5,lty=1,col="red"）

2.函数abline（）——绘制直线

基本格式为：

abline（a,b,h,v,reg=,coef=,lty=,lwd=,col=,...）

其中，

a为截距，b为斜率，即y=a+bx；

h为绘制水平线的纵轴值，v为绘制垂直线的横轴值；

reg和coef可用来提取线性回归的结果绘制直线，例如

z<-lm（dist~speed,data=cars）

plot（cars）

abline（reg=z）#同abline（z），也同下句：

abline（coef=coef（z））

实例：

plot（c（0:

10）,col="white"）

abline（h=c（3,5））

abline（v=c（4,7,9）,lty=2,col="blue"）

abline（a=2,b=1,lwd=1.5,col="red"）

3.函数segment（）——绘制线段

函数arrows（）——绘制带箭头的线

基本格式为：

segments（x0,y0,x1,y1,lty=,lwd=,col=…）

arrows（x0,y0,x1,y1,angle=,length=,lty=,lwd=,col=…）

其中，

x0,y0为起点坐标，x1,y1为终点的坐标；

angle设置箭头与线段之间的夹角；

length设置箭头的长度。

实例：

plot（c（0:

10）,col="white"）

segments（2,1,4,8）

arrows（4,0,7,3,angle=30,lty=2,col="red"）

arrows（4,2,7,5,angle=60,col="green"）

4.函数grid（）——给图形添加网格线

基本格式为：

grid（nx=,ny=nx,col="lightgray",lty="dotted",

lwd=,equilogs=TRUE）

其中，

nx设置水平网格的数目，ny设置垂直网格的数目；

euilogs默认为TRUE，表示当坐标取对数后，仍使用等距的网格线，若为FALSE表示根据对数函数使用不等距网格线。

实例：

plot（c（0:

10）,col="white"）

grid（nx=4,ny=8,lwd=1,lty=2,col="blue"）

5.函数rug（）——添加坐标轴须（小竖线），标示出相应坐标轴上的变量数值的具体位置，坐标轴须的分布意味着该变量的分布。

基本格式为：

rug（x,ticksize=0.03,side=1,lwd=,col=,...）

其中，

x为向量，给出坐标轴须的位置；

ticksize为坐标轴须的长度；

side指定坐标轴须位置，1表示x轴，2表示y轴，3表示顶端，4表示右端；

实例：

set.seed（123）

x<-rnorm（500）

plot（density（x））

rug（x,col="blue"）

综合绘图的例：

attach（mtcars）

#mpg归一化

smpg=（mpg-min（mpg））/（max（mpg）-min（mpg））

plot（wt,smpg,ylab="mpg归一化"）

lines（density（wt）,col="red"）#添加核密度曲线

arrows（1.8,0.05,1.5,0.1,angle=10,cex=0.5）

text（2,0.05,"核密度曲线",cex=0.6）

#添加回归线

abline（lm（smpg~wt）,lty=2,col="green"）

arrows（2,0.5,2,0.7,angle=10,cex=0.5）

text（2,0.45,"回归线",cex=0.6）

#wt与mpg负线性相关，添加最大最小值线段来表示该关系

segments（min（wt）,max（smpg）,max（wt）,min（smpg）,lty=3,col="blue"）

arrows（3,0.8,2.5,0.76,angle=10,cex=0.5）

text（3.3,0.8,"最大最小值线段",cex=0.6）

grid（nx=4,ny=5,lty=2,col="grey"）

detach（mtcars）

用plot函数使用图形参数，也可以分别绘制：

plot（density（wt）,col="red"）#核密度曲线

plot（wt,fitted（lm（smpg~wt））,type="l",lty=2,col="green"）#回归线

plot（seq（min（wt）,max（wt）,length=100）,seq（max（smpg）,min（smpg）,length=100）,type="l",lty=3,col="blue"）#最大最小值线

六、图例

图例一般放在图形的空白区域，用来标识每种图形符号分别代表什么，使用legend函数实现，基本格式为：

legend（x,y,legend,fill=NULL,col=,border="black",

lty,lwd,pch,bty="o",bg=,ncol=1,horiz=FALSE,

title=NULL,xpd,...）

其中，

x,y设置图例的位置（默认为左上角），也可使用“bottomright”、“bottom”、“bottomleft”、“left”、“topleft”、“top”、“topright”、“right”、“center”；

legend为字符向量，表示图例中的文字；

fill设置填充颜色；

col设置图例中点或线的颜色；

border设置边框颜色；

horiz设置图例的排列方式，默认FALSE（垂直排列），TRUE为水平排列；

ncol设置图例的列数目，若horiz=TRUE，该项无意义；

pch设置图例中点的样式，取值0~25；

lty设置图例中线的样式，取值0~6；

bg设置图例的背景颜色；

bty设置图例框的样式，默认“o”表示显示边框，“n”表示无边框；

xpd设置是否在区域外放置图例，默认FALSE；

title设置图例标题。

实例可参考【一、颜色】中的例。

七、坐标轴

设置主坐标轴（x轴，y轴）的范围和刻度标记，以及副坐标轴（右侧纵坐标）的相关属性，使用axis函数实现，基本格式为：

axis（side,at=NULL,labels=TRUE,tick=TRUE,

pos=,xlim=,ylim=,outer=FALSE,font=,col=,

lty="solid",lwd=1,lwd.ticks=,col.ticks=,axes=TRUE,

las=,xhat=,yhat=,xaxs=,yaxs=,...）

其中，

side表示哪个坐标轴，1,2,3,4分别表示下,左,上,右；

at设置坐标轴各刻度标记的位置；

labels设置坐标值各刻度的名称（与at参数一致）；

tick设置是否画出坐标轴；

pos设置原点坐标；

xlim,ylim设置坐标轴范围，c（from,to）；

outer设置是否将坐标轴绘制在图形区域之外；

font设置刻度标记的字体：

1正常，2粗体，3斜体，4粗斜体；

lty设置坐标轴的样式：

0不画线，1实线，2虚线，3点线；

lwd设置坐标轴的宽度：

1正常，小于1变细，大于1变粗；

lwd.ticks和col.ticks分别设置刻度线的宽度和颜色；

las设置标签是否平行于坐标轴：

0平行于坐标轴，1水平，2垂直于坐标轴，3竖直；

axes设置是否显示坐标轴；默认TRUE显示坐标轴；

xhat,yhat设置坐标值样式，默认“s”标准样式，“n”隐藏x或y轴；

xaxs,yaxs坐标轴长度，默认“r”数据范围再扩大4%，“1”原始数据范围。

实例：

plot（c（1:

12）,col="white",xaxt="n",yaxt="n",ann=FALSE）#绘制空白画布，不要坐标轴

axis（1,at=1:

12,col.axis="red",labels=c（"Jan","Feb","Mar","Apr","May","Jun","Jul","Aug","Sep","Oct","Nov","Dec"））

axis（2,at=seq（1,12,length=10）,col.axis="red",labels=1:

10,las=2）

axis（3,at=seq（1,12,length=7）,col.axis="blue",cex.axis=0.7,tck=-.01,labels=c（"Mon","Tues","Wed","Thu","Fri","Sat","Sun"））

axis（4,at=seq（1,12,length=10）,col.axis="blue",cex.axis=0.7,tck=-.01,labels=round（seq（0,1,length=10）,1）,las=2）

八、子图

要在一张画布上放置m×n个子图，可以用函数par和layout实现。

1.函数par（）

该函数可以设置大多数绘图全局参数。

子图相关的参数：

mfrow/mfcol=c（m,n）,把画布分为m×n份（m行n列），mfrow表示逐行从左到右作图，mfcol表示逐列从上到下作图；

mai/mar=c（b,l,t,r）,设置图形边距，四个数分别为下、左、上、右边距，mai以英寸为单位，mar以行为单位；

mgp设置坐标轴位置，3维数值向量，分别为标题、刻度标签、刻度的位置；

oma设置外边界宽度，类似mar，默认为c（0,0,0,0）

实例：

mfrow1=par（mfrow=c（2,3））#将图形按2行3列排列

for（iin1:

6）{

plot（c（1:

i）,main=paste（"I'mimage:

",i））

}

#改变图形边距

mar1<-par（mar=c（4,5,2,3））

for（iin1:

6）{

plot（c（1:

i）,main=paste（"I'mimage:

",i））

}

par（mar1）#去除par（）函数mar参数的设置mar1

#改变外边界宽度

oma1=par（oma=c（4,5,2,3））

for（iin1:

6）{

plot（c（1:

i）,main=paste（"I'mimage:

",i））

}

par（oma1）#去除par（）函数oma参数的设置oma1

#改变坐标轴位置

mgp1=par（mgp=c（1,2,3））

for（iin1:

6）{

plot（c（1:

i）,main=paste（"I'mimage:

",i））

}

par（mgp1）#去除par（）函数mgp参数的设置mgp1

par（mfrow1）#去除par（）函数mfrow参数的设置mfrow1

2.函数layout（）

该函数可以不均等地分割画布，基本格式为：

layout（mat,widths=rep.int（1,ncol（mat））,

heights=rep.int（1,nrow（mat））,respect=FALSE）

其中