R 语言有非常多的语言绘绘图和数据可视化的包，比如 ​​graphics​​​、制数​​lattice​​​、据图​​ggplot2​​ 等。表篇这是语言绘 R 语言系列的第 9 篇文章，我们会介绍 R 中用来绘图的制数各种函数。

本文使用的据图 R 是 4.1.2 版本，运行环境为 Parabola GNU/Linux-libre (x86-64)。表篇

R 是语言绘自由软件，没有任何担保责任。制数只要遵守 GNU 通用公共许可证的据图版本 2 或者版本 3，你就可以对它进行（修改和）再分发。表篇详情见 ​​https://www.gnu.org/licenses/​​。语言绘

折线图

我们以印度全境消费者物价指数（CPI -- 乡村/城市）数据集为研究对象，制数它可以从 ​​https://data.gov.in/catalog/all-india-consumer-price-index-ruralurban-0​​​ 下载。据图选择“截止到 2021 年 11 月” 的版本，用 ​​read.csv​​ 函数读取下载好的文件，如下所示：

以 Punjab 州为例，对每年各月份的 CPI 值求和，然后用 ​​plot​​ 函数画一张折线图：

​​plot​​ 函数可以传入如下参数：

参数

描述

​​x​​

向量类型，用于绘制 x 轴的数据

​​y​​

向量或列表类型，云服务器提供商用于绘制 y 轴的数据

​​type​​

设置绘图类型：​​p​​​ 画点；​​l​​​ 画线；​​o​​​ 同时画点和线，且相互重叠；​​s​​​ 画阶梯线；​​h​​ 画铅垂线

​​xlim​​

x 轴范围

​​ylim​​

y 轴范围

​​main​​

标题

​​sub​​

副标题

​​xlab​​

x 轴标题

​​ylab​​

y 轴标题

​​axes​​

逻辑型，是否绘制坐标轴

结果如图 1。

Figure 1: Line chart

自相关图

自相关图能在时序分析中展示一个变量是否具有自相关性，可以用 R 中的 ​​acf​​​ 函数绘制。​​acf​​​ 函数可以设置三种自相关类型：​​correlation​​​、​​covariance​​​ 或 ​​partial​​。图 2 是 Punjab 州 CPI 值的自相关图，x 表示 CPI。

Figure 2: ACF chart

​​acf​​ 函数可以传入以下参数：

参数

描述

​​x​​

一个单变量或多变量的时序对象，或者一个数值向量或数值矩阵

​​lag.max​​

最大滞后阶数

​​type​​

字符型，设置所计算的自相关类型：​​correlation​​​、​​covariance​​​ 或 ​​partial​​

​​plot​​

逻辑性，若 ​​TRUE​​​ 则绘制图像，若 ​​FALSE​​ 则打印传入数据的描述信息

​​i​​

一组要保留的时差滞后

​​j​​

一组要保留的名称或数字

柱状图

R 中画柱状图的函数是 ​​barplot​​。下面的代码用来画 Punjab 州 CPI 的柱状图，如图3：

Figure 3: Line chart of Punjabs CPI

​​barplot​​ 函数的使用方法非常灵活，云南idc服务商可以传入以下参数：

参数

描述

​​height​​

数值向量或数值矩阵，包含用于绘图的数据

​​width​​

数值向量，用于设置柱宽

​​space​​

柱间距

​​beside​​

逻辑型，若 ​​FALSE​​​ 则绘制堆积柱状图，若 ​​TRUE​​ 则绘制并列柱状图

​​density​​

数值型，设置阴影线的填充密度（条数/英寸），默认为 ​​NULL​​，即不填充阴影线

​​angle​​

数值型，填充线条的角度，默认为 45

​​border​​

柱形边缘的颜色

​​main​​

标题

​​sub​​

副标题

​​xlab​​

x 轴标题

​​ylab​​

y 轴标题

​​xlim​​

x 轴范围

​​ylim​​

y 轴范围

​​axes​​

逻辑型，是否绘制坐标轴

用 ​​help​​​ 命令可以查看 ​​barplot​​ 函数的详细信息：

饼图

绘制饼图时要多加注意，因为饼图不一定能展示出各扇形间的区别。（LCTT 译注：根据统计学家和一些心理学家的调查结果，这种以比例展示数据的统计图形 ​​实际上是很糟糕的可视化方式​​​，因此，R 关于饼图的帮助文件中清楚地说明了并不推荐使用饼图，而是使用条形图或点图作为替代。） 用 ​​subset​​ 函数获得 Gujarat 州在 2021 年 1 月 Rural、Urban、Rurual+Urban 的云服务器 CPI 值：

使用 ​​pie​​ 函数为 Gujarat 州的 CPI 值生成饼图，如下所示：

Figure 4: Pie chart

​​pie​​ 函数可以传入以下参数：

参数

描述

`x

元素大于 0 的数值向量

​​label​​

字符向量，用于设置每个扇形的标签

​​radius​​

饼图的半径

​​clockwise​​

逻辑型，若 ​​TRUE​​​ 则顺时针绘图，若 ​​FALSE​​ 则逆时针绘图

​​density​​

数值型，设置阴影线的填充密度（条数/英寸），默认为 ​​NULL​​，即不填充阴影线

​​angle​​

数值型，填充线条的角度，默认为 45

​​col​​

数值向量，用于设置颜色

​​lty​​

每个扇形的线条类型

​​main​​

标题

箱线图

（LCTT 译注：箱线图主要是 ​​从四分位数的角度出发​​ 描述数据的分布，它通过最大值（Q4）、上四分位数（Q3）、中位数（Q2）、下四分位数（Q1）

和最小值（Q0）五处位置来获取一维数据的分布概况。我们知道，这五处位置之间依次包含了四段数据，每段中数据量均为总数据量的

1/4。通过每一段数据占据的长度，我们可以大致推断出数据的集中或离散趋势。长度越短，说明数据在该区间上越密集，反之则稀疏。）

箱线图能够用“须线whisker” 展示一个变量的四分位距Interquartile Range（简称 IQR=Q3-Q1）。用上下四分位数分别加/减内四分位距，再乘以一个人为设定的倍数 ​​range​​​（见下面的参数列表），得到 ​​range * c(Q1-IQR, Q3+IQR)​​，超过这个范围的数据点就被视作离群点，在图中直接以点的形式表示出来。

​​boxplot​​ 函数可以传入以下参数：

参数

描述

​​data​​

数据框或列表，用于参数类型为公式的情况

​​x​​

数值向量或者列表，若为列表则对列表中每一个子对象依次作出箱线图

​​width​​

设置箱子的宽度

​​outline​​

逻辑型，设置是否绘制离群点

​​names​​

设置每个箱子的标签

​​border​​

设置每个箱子的边缘的颜色

​​range​​

延伸倍数，设置箱线图末端（须）延伸到什么位置

​​plot​​

逻辑型，设置是否生成图像，若 TRUE 则生成图像，若 FALSE 则打印传入数据的描述信息

​​horizontal​​

逻辑型，设置箱线图是否水平放置

用 ​​boxplot​​ 函数绘制部分州的箱线图：

Figure 5: Box plot

QQ 图

QQ 图Quantile-Quantile plot可以用来对比两个数据集，也可以用来检查数据是否服从某种理论分布。​​qqnorm​​ 函数能绘制正态分布 QQ 图，可以检验数据是否服从正态分布，用下面的代码绘制 Punjab 州 CPI 数据的 QQ 图：

Figure 6: Q-Q plot

​​qqline​​ 函数可以向正态分布 QQ 图上添加理论分布曲线，它可以传入以下参数：

参数

描述

​​x​​

第一个数据样本

​​y​​

第二个数据样本

​​datax​​

逻辑型，设置是否以 x 轴表示理论曲线的值，默认为 ​​FALSE​​

​​probs​​

长度为 2 的数值向量，代表概率

​​xlab​​

x 轴标题

​​ylab​​

y 轴标题

​​qtype​​

​​[1,9]​​​ 内的整数，设置分位计算类型，详情见 ​​help(quantile)​​ 的类型小节

等高图

等高图可以描述三维数据，在 R 中对应的函数是 ​​contour​​​，这个函数也可以用来向已有的图表添加等高线。等高图常与其他图表一起使用。我们用 ​​contour​​​ 对 R 中的 ​​volcano​​ 数据集（奥克兰的火山地形信息）绘制等高图，代码如下：

Figure 7: Volcano

​​contour​​ 函数的常用参数如下：

参数

描述

​​x,y​​

z 中数值对应的点在平面上的位置

​​z​​

数值向量

​​nlevels​​

设置等高线的条数，调整等高线的疏密

​​labels​​

等高线上的标记字符串，默认是高度的数值

​​xlim​​

设置 x 轴的范围

​​ylim​​

设置 y 轴的范围

​​zlim​​

设置 z 轴的范围

​​axes​​

设置是否绘制坐标轴

​​col​​

设置等高线的颜色

​​lty​​

设置线条的类型

​​lwd​​

设置线条的粗细

​​vfont​​

设置标签字体

等高线之间的区域可以用颜色填充，每种颜色表示一个高度范围，如下所示：

填充结果见图 8。

Figure 8: Filled volcano

掌握上述内容后，你可以尝试 R 语言 ​​graphics​​​ 包中的其他函数和图表（LCTT 译注：用 ​​help(package=graphics)​​ 可以查看 graphics 包提供的函数列表）。