R语言学习系列18图形元素.docx

1、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

2、, 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co

3、l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18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(wtcyl=6, mpgcyl=6,col=3)points(wtcyl=8, mpgcyl=8,col=4)cl=c(red,gr

4、een,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=

5、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

6、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

7、,mpg,col=cl1)points(wtcyl=6,mpgcyl=6,col=cl2)points(wtcyl=8,mpgcyl=8,col=cl3)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=cl1)points(wtcyl=6,mpgcyl=6,col=cl2)points(wtcyl=8,mpgcyl=8,col=cl3)legend(5,35,c(4,6,8),pch=1,col=cl,bty=n)pie(rep(1, 12), col = rainbow(1

8、2)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025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2125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) mpg cyl dis

9、p hp drat wt qsec vs am gear carbMazda RX4 21.0 6 160 110 3.90 2.620 16.46 0 1 4 4Mazda RX4 Wag 21.0 6 160 110 3.90 2.875 17.02 0 1 4 4Datsun 710 22.8 4 108 93 3.85 2.320 18.61 1 1 4 1cyl-as.factor(cyl)cyl 1 6 6 4 6 8 6 8 4 4 6 6 8 8 8 8 8 8 4 4 4 4 8 8 8 8 4 4 4 8 6 8 4Levels: 4 6 8plot(wt, mpg, co

10、l=white)as.integer(cyl) 1 2 2 1 2 3 2 3 1 1 2 2 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 3 3 3 3 1 1 1 3 2 3 1points(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

11、,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FALS

12、E，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

13、, 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(w

14、t,mpg,col=white,xlab=,ylab=)text(wt,mpg,cyl,col=as.integer(cyl)+1)title(main=list(Miles per Gallon vs. Weight by Cylinder,cex=1.5),xlab=Weight,ylab=Miles per Gallon)#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=Miles per Gallon , main=Miles per Gallon vs. W

15、eight by Cylinder, 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-x2lines(x,y,lwd=1.5,lty=1,col=red)2. 函数ablin

16、e()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), lt

17、y=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

18、,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=bl

19、ue)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)-

20、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(smpgwt), 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(sm

21、pg), 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(smpgwt), type=l, lty=2, col=green) #回归线plot(seq(min(wt),max(wt),leng

22、th=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”、“bott

23、omleft”、“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025；lty设置图例中线的样式，取值06；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

24、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

25、, 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

26、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,l

27、as=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mn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=

28、c(m,n), 把画布分为mn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(i in 1:6) plot(c(1:i), main=paste(Im image: , i)#改变图形边距mar1-par(mar=c(

29、4,5,2,3)for(i in 1:6) plot(c(1:i), main=paste(Im image: , 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(i in 1:6) plot(c(1:i),main=paste(Im image:,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(i in 1:6) plot(c(1:i),main=paste(Im image:,i)par(mgp1) #去除par()函数mgp参数的设置mgp1par(mfrow1) #去除par()函数mfrow参数的设置mfrow12. 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