图形初级总结--使用plot函数绘制图形

一，使用plot()函数制作简单图形
例子

#描述病人对两种药物五个计量水平上的响应情况
#计量水平
does <- c(20,30,40,45,60)
#对药物A的响应情况
drugA <- c(16,20,27,40,60)
#对药物B的响应情况
drugB <- c(15,18,25,31,40)
#创建药物A的计量和响应关系图形
#plot()是R中为对象作图的一个泛型函数（它的输出将根据绘制对象类型的不同而变化）
plot(does,drugA,type="b")

二，添加图形参数
通过图形参数可以自定义图形的多个特征（字体，颜色，坐标轴，标题等）
添加图形参数的方法有两种一种是通过par()函数添加，一种是直接在如plot等高级绘图函数中直接添加。
使用par()函数添加图形参数除非再次被修改否则将会在会话结束前（就是在这个文档中一直生效除非换个文档或使用dev.new()函数重新开个图形窗口）一直有效
对于par()函数使用参数no.readonly=TRUE可以生成一个可以修改的当前图形参数列表。所以在使用par()函数修改参数之前一般都会把当前未修改的图形参数列表保存起来，以便之后恢复到未修改之前的状态。例如

#把当天的能够修改的图形参数列表赋值给opar
opar <- par(no.readonly = TRUE)
恢复为图形参数为opar的状态
par(opar)

不添加任何参数的par()函数可以生成一个含有当前图形所有参数设置的列表
例子

#例子
#首句复制了一份当前的图形参数设置，
opar <- par(no.readonly = TRUE)
#第二句将默认的线条类型修改为虚线（lty=2)并将默认的点的符号改变成了实心的三角（pch=17）
#注意修改了图形的设置并不会马上就变还要再次执行Plot语句才能改变，所以有了第三句
par(lty = 2,pch=12)
plot(does,drugA,type="b")
#这一句还原了原始设置，相当于结束了par(lty = 2,pch=12)参数设置（因为不结束会一直是这个设定），
#用于下次的作图，所以一般都会在最后一句结束Par语句的设置
par(opar)

另一种修改图形参数的方法为直接在如plot等高级绘图函数中直接添加。
在这种情况下，指定的选项仅对这幅图形本身有效、
注意不同的高级绘图函数可以直接指定修改的图形参数都不相同。

三，符号和线条
用于指定符号和线条类型的参数
pch指定绘制点时使用的符号，对于符号21~25还可以指定边界颜色（col=）和填充色（bg=）
cex指定符号的大小，cex是一个数值，表示绘图符号相对于默认大小的缩放倍数。
lty 指定线条类型
lwd 指定线条宽度，是一个数值，表示线条大小相对于默认大小的缩放倍数
例子

plot(does,drugA,type="b",lty=3,pch=21,cex=2,lwd=3,col="blue",bg="red")

四，颜色
颜色的相关参数
col 默认的绘图颜色，某些函数（如lines和pie）可以接受一个含有颜色值的向量并自动循环使用
例如，如果设定col = c(“red”,“blue”)并需要绘制三条线，则第一条线将为红色，第二条线将为蓝色，第三条线又将为红色。
col.axis 坐标轴刻度文字的颜色
col.lab 坐标轴标签的颜色
col.main 标题颜色
col.sub 副标题颜色
fg 图形的前景色
bg 图形的背景色

颜色的名称
在R中，可以通过颜色下标，颜色名称，十六制的颜色值，RGB值或HSV值来指定颜色。
如，col = 1,col=“white”,col = “#FFFFFF”,col=rgb(1,1,1) 和col=hsv(0,0,1)都是指白色
函数rgb()可基于红-绿-蓝三色值生成颜色，而hsv()则基于色相-饱和度-亮度值来生成颜色。
函数colors()可以返回所有可用颜色的名称

创建复杂连续的颜色
R中也有多种用于创建连续型颜色向量的函数(可以生成颜色向量）包括rainbow(),heat.colors(),terrain.colors(),topo.colors(),cm.colors()
RColorBrewer包可以创建吸引人的颜色配对。
使用RColorBrewer包中的brewer.pal(n,name)可以创建一个颜色值的向量例如

install.packages("RColorBrewer")
library(RColorBrewer)
n <- 7
mycolors <- brewer.pal(n,"Set1")
barplot(rep(1,n),col=mycolors)

多阶灰度色可以使用基础安装所自带的gray()函数生成。这时要通过一个元素值为0和1之间的
向量来指定各颜色的灰度。gray(0:10/10)将生成10阶灰度色。例子

n <- 10
mycolors <- heat.colors(n)
pie(rep(1,n),labels = mycolors,col=mycolors)
mygrays <- gray(0:n/n)
pie(rep(1,n),labels=mygrays,col=mygrays,main = "pie",col.main="red")
#例子2
plot(does,drugA,type="b",main = "color")
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(col.axis = "green")
par(col.lab="blue")
par(fg="blue")
par(bg="yellow")
par(col.main="red")

五，文本属性
图形参数同样可以指定字号，字体，字样。
用于指定文本大小的参数
cex 表示相对于默认大小缩放倍数的数值
cex.axis 坐标轴刻度文字的缩放倍数
cex.lab 坐标轴标签的缩放倍数
cex.main 标题的缩放倍数
cex.sub 副标题的缩放倍数
用于指定字体族，字号，和字样的参数
font 整数。用于指定绘图使用的字体样式。1 = 常规，2 = 粗体，3 = 斜体，4 = 粗斜体，5 = 符号字体
font.axis 坐标轴刻度文字的字体样式
font.lab 坐标轴标签的字体样式
font.main 标题的字体样式
font.sub 副标题的字体样式
ps 字体磅值。文本的最终大小为ps*cex
family 绘制文本时使用的字体族。标准的取值为serif（衬线），sans（无衬线)和mono（等宽）如果对这些字体都不满意就需要使用函数windowsFont()函数自己来创建字体映射，如果满意上述字体就可以直接指定family=serif等字体不用再创建映射
例子

par(opar)
par(font.lab = 3,cex.lab = 1.5, font.main = 4, cex.main=2)
plot(does,drugA,type="b",main = "color")

字体的设置
字体族的设置，如果对R提供的几种字体并不满意则需要自己创建字符映射，在windows中，需要通过函数windowsFont()来创建映射。再把这些映射通过family来改变字体
注意不能直接使用family直接设置字体，需要先进行映射。注意通过par(family=“A”)是修改所有的字体类型
如何进行区分修改需要在专门的函数内修改，如title(“ziti”,family=“B”),这样就是只修改了标题的字体
例子

#例子1
windowsFonts(A=windowsFont("Arial Black"), B=windowsFont("Bookman Old Style"), c=windowsFont("Comic Sans MS"))
par(family="A")
plot(does,drugA,type="b",main="color")
#例子2
par(opar)
plot(does,drugA,type="b")
title("ziti",family = "A")

使用系统自带的字体

par(opar)
plot(does,drugA,type="b")
title("ziti",family = "sans")

如果是以PDF或PostScript格式输出图形，则修改字体族可以直接通过family = "fontname"设置字体
可以通过names(pdfFonts())和names(postscriptFonts())查询字体列表

六，图形尺寸与边界尺寸

用于控制图形尺寸和边界大小的参数
pin 以英寸标识的图形尺寸（宽和高）
mai 以数值向量表示的边界大小，顺序为“下，左，上，右，单位为英寸
mar 以数值向量表示的边界大小，顺序为“下，左，上，右，单位为英分。默认值为c(5,4,4,2) +01
例子

表示一幅4英寸宽，3英寸高，上下边界为1英寸，左边界为0.5英寸，有边界为0.2英寸的图形
par(pin=c(4,3),mai=c(1,0.5,1,0.2))

例子2

#回复为原始的默认设置
par(opar)
#设置为一个图形窗口画多个图
par(mfrow=c(1,2))
#生成2英寸宽3英寸高的图形尺寸
par(pin=c(2,3))
#线条宽度为2，字体大小为默认值的1.5倍
par(lwd=2,cex=1.5)
#坐标轴刻度文字大小为0.75倍，斜体
par(cex.axis=0.75,font.axis=3)
plot(does,drugA,type="b",pch=19,lty=2,col="red")
plot(does,drugB,type="b",pch=23,lty=6,col="blue",bg="green")
par(opar)

七，添加文本，自定义坐标轴和图例
除了使用图形参数，许多高级绘图函数本身就可以自行设定坐标轴和文本标注。
注意有些高级函数已经包含了标题和标签，可以在高级绘图函数plot()等语句或单独的par()语句中添加ann=FALSE来移除他们
例子

plot(does,drugA,type="b",col="red",lty=2,pch=2,lwd=2,
     main="Clinical Trials for Drug A",
     sub="This is hypothetical data",
     xlab = "Dosage",ylab="Drug Response",
     xlim=c(20,60),ylim = c(0,70))

7.1，标题
1，可以使用title()函数为图形添加标题和坐标轴标签。格式为：
title(main = “main title”,sub = “subtitle”,xlab = “x-axis label”, ylab = “y-axis label”),
2，函数title()中也可以指定其他图形参数比如文本大小字体，旋转角度和颜色等
3，注意有些高级函数已经包含了标题和标签，可以在高级绘图函数plot()等语句或单独的par()语句中添加ann=FALSE来移除他们,
4，函数title()一般来说用于添加信息到一个默认标题和坐标轴标签被ann=FALSE选项移除的图形中
例子

plot(does,drugA,type="b",col="red",lty=2,pch=2,lwd=2,ann = FALSE)
title(main = "My Title",col.main = "red", sub = "My Subtitle", col.sub = "blue",
      xlab = "My X label",ylab = "My Y label",
      col.lab = "green", cex.lab = 0.75, font.lab = 2)
#ann = FALSE用于移除默认标题和坐标轴标签

7.2坐标轴
可以使用函数axis()来创建自定义的坐标轴，而非使用R中默认的坐标轴。其格式为
axis(side, at=, labels=, pos=, lty=, col=, las=, tck=, …)

坐标轴选项
side 一个整数，表示在图形在哪边绘制坐标轴（1=下，2=左，3=上，4=右）
at 一个数值型向量，表示需要绘制刻度线的位置
labels 一个字符型向量，表示置于刻度线旁边的文字标签（如果为NULL，则直接使用at中的值）
pos 坐标轴线绘制的坐标（既与另一条坐标轴相交位置的值）
lty 线条类型
col 线条和刻度线颜色
las 标签是否平行于（=0）或垂直于（=2）坐标轴
tck 刻度线的长度，以相对于绘图区域大小的分数表示（负值表示在图形外侧，正值表示在内侧，0表示禁用刻度，1表示绘制网格线）；默认值为-0.01

创建自定义坐标轴时，需要禁用高级绘图函数自动生成的坐标轴。参数axes=FALSE将禁用全部坐标轴
（包括坐标轴框架；除非你添加了参数frame.plot = TRUE).参数xaxt="n"和yaxt="n"将分别禁用X轴或Y轴（会留下框架线，只是去除了刻度）

axis, axes, xaxt, yaxt之间的区别
axis为一个函数使用用来创建自定义的坐标轴的
axes是一个可以在高级绘图函数和par函数中使用的参数是用来禁用全部坐标轴的
xaxt和yaxt也是一个在高级绘图函数和par函数中使用的参数，但是与axes不同的是它们是分别用来禁用x轴和y轴的而且这两个参数禁用后会留下框架线，只是去除了刻度线，而axes禁用后框架也没了。

例子

x <- c(1:10)
y <- x
z <- 10/x
opar <- par(no.readonly = TRUE)
par(mar=c(5,4,4,8) +0.1)
#禁用了y轴，禁用了标题
plot(x,y,type="b",pch=21,col="red",lty=3,yaxt="n",ann=FALSE)
#添加x对1/x的直线
lines(x,z,type="b",pch=22,col="blue",lty=2)
#设置y轴,标签垂直于坐标轴
axis(2,at=x,labels=x,col.axis="red",las=2)
#round(),取整函数，digits=2表示保留两位小数
axis(4,at=z,labels= round(z,digits = 2), col.axis="blue",las=2,cel.axis=0.7,tck=-0.01)
mtext("y=1/x",side=4,line=3,cel.lab=1,las=2,col="blue")
title("An Example of Creative Axes",
      xlab = "X values",
      ylab = "Y=X",col.lab="blue")
par(opar)

7.3，参考线
函数abline()可以用来为图形添加参考线。其格式为
abline(h=yvalues,v=xvalues)
例子

在Y为1，5，7的位置添加了水平实线
par(opar)
plot(c(1:10),c(1:10),type="b")
abline(h=c(1,5,7))
abline(v=seq(1,10,2),lty=2,col="blue")

7.4，图例
其格式为，legend(location,title,legend,…)
常用的图例参数
location 指定图例的位置，可以通过x,y坐标指定，可以执行locator(1),然后通过鼠标单击给出图例位置，还可以使用关键字bottom,bottomleft,left,topleft,top,topright,right,bottomright,center放置图例。
如果你使用了以上的某个关键字来确认位置，那么可以同时使用参数inset=指定图例向图形内侧移动的大小
title 图例标题的字符串（可选）
legend 图例标签组成的字符型向量
…其他选项，如果图例标示的是颜色不同的线条，需要指定col=加上颜色值组成的向量。如果图例标示的是符号不同的点，则需要指定pch=加上符号的代码组成的向量。如果图例标示的是不同的线条宽度或者线条类型需使用lwd=或lty=加上宽度值或类型值组成的向量，要为图例创建颜色填充的盒型（常见于条形图，箱型图或饼图）需要使用参数fill=加上颜色值组成的向量
其他常用的图例选项还有用于指定你盒子样式的bty,指定背景色的bg，指定大小的cex以及指定文本颜色的text.col
指定horiz=TRUE将会水平放置图例
例子

par(opar)
#增加线条，文本，符号标签的宽度或大小
par(lwd=2,cex=1.5,font.lab=2)
#绘制图形
plot(does,drugA,type="b",
     pch=15,lty=1,col="red",ylim = c(0,60),
     main = "Drug A vs. Drug B",
     xlab="Drug Dosage", ylab = "Drug Response")
lines(does,drugB,type="b",pch=17,lty=2,col="blue")
abline(h=c(30),lwd=1.5,lty=2,col="gray")
#install.packages("Hmisc")
library(Hmisc)
#添加次要刻度线
#nx和ny分别指定了X轴和Y轴每两条主刻度线之间通过次要刻度线划分得到的区间个数，tick.ratio表示次要刻度线相对于主刻度线的大小比例
minor.tick(nx=3,ny=3,tick.ratio = 0.5)
#title图例名称，c("A","B")图例标签
legend("topleft",inset = 0.05,title = "Drug Type",c("A","B"),
       lty=c(1,2),pch=c(15,17),col=c("red","blue"))
par(opar)

7.4,文本标注
通过text()和mtext()将文本添加到图形上。text()可向绘图区域内部标注文本，mtext()则向图形的四个边界之一添加文本
text(location,“text to place”,pos, …)
mtext(“text to plaxe”,side,line=n,…)
text()函数常用参数
location 文本的位置参数，可为一对x,y坐标，也可通过指定location为locator(1)使用鼠标交互式地确定摆放位置
labels 需要填写的文本
pos 文本相对于位置参数的方位。1=下，2=左，3=上，4=右。如果指定了Pos,就可以同时指定offset=作为偏移量以相对于单个字符宽度的比例表示
mtext()函数常用参数
side 指定用来放置文本的边，1=下，2=左，3=上，4=右。
text 需要填写的文本
line 用来指定内移或外移文本的大小，随着值的增加，文本将外移。也可使用adj=0将文本向左下对其。或使用adj=1右上对齐
除了用来添加文本标注外，text()函数也通常用来标示图形中的点。

函数plotmath()函数可以为图形主题或边界上的标题，坐标轴名称或文本标注添加数学符号
可以使用demo(plotmath)查看即时效果
例子

attach(mtcars)
plot(wt,mpg,
     main="Mileage vs. Car Weight",
     xlab = "Weight",ylab="Mileage",
     pch=18,col="blue")
#row.names()行的名称，pos文本相对于位置参数的方位
text(wt,mpg,row.names(mtcars),
     cex=0.6,pos=4,col="red")
row.names(mtcars)

7.5 图形的组合
在R中使用函数par()或layout()可以容易地组合多副图形为一幅总括图形

1，使用参数mfrow来指定组合图形中各图形的位置
在par()函数中使用图形参数mfrow=c(nrows,ncols)来创建按行填充的图形矩阵，
使用mfcol=c(nrows,ncols)来创建按列填充的图形矩阵
例子

attach(mtcars)
par(mfrow=c(2,2))
plot(wt,mpg,main = "Scatterplot of wt vs. mpg")
plot(wt,disp,main="Scatterplot of wt vs. disp")
hist(wt,main="Histogram of wt")
boxplot(wt,main="Boxplot of wt")
detach(mtcars)
#例子2
attach(mtcars)
par(mfrow=c(3,1))
hist(wt)
hist(mpg)
hist(disp)
detach(mtcars)

,2，使用layout()函数指定组合图形中每个图形的位置
相对于mfrow()每个图形默认的大小是一致的，layout()可以一张图占多个位置
函数layout()的调用形式为layout(mat),其中的mat是一个矩阵，它指定了所要组合的多个图形
的所在位置。
例子

attach(mtcars)
layout(matrix(c(1,1,2,3),2,2,byrow = TRUE))
hist(wt)
hist(mpg)
hist(disp)

,3，使用par()函数中的参数fig来完成图形布局的精细控制（完成单幅图形的排布和叠加）
例子

attach(mtcars)
par(fig=c(0,0.8,0.55,1),new=TRUE)
plot(wt,mpg,xlab = "Miles Per Gallon",ylab = "Car Weight")
par(fig=c(0,0.8,0.55,1),new=TRUE)
boxplot(wt,horizontal = TRUE, axes=FALSE)
par(fig=c(0.65,1,0,0,8),new=TRUE)
boxplot(mpg,axes=FALSE)
mtext('Enhanced Scatterplot',side=3,out=TRUE,line=-3)

最后

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