用R语言做数据分析——R的四种图形系统

完美天龙

我们学习了各种各样的图形，它们大部分都是利用R语言的基础图形系统创建的。在R语言中，除了基础图形系统之外，R语言还提供了grid、lattice和ggplot2这三种图形系统，它们克服了R基础图形系统的低效性，大大扩展了的R语言的绘图能力。

grid图形系统可以很轻松地控制图形基础单元，给予编程者创作图形极大的灵活性。lattice包通过一维、二维或三维条件绘图来对多元变量关系进行直观展示。ggplot2包则基于一种全面的图形语法，提供了一种全新的图形创建方式。因为grid没有提供生成统计图形以及完整绘图的函数，因此数据分析师很少直接采用grid包来分析数据。这里重点介绍lattice和ggplot2图形系统。

四种图形系统的载入方式有所不同，基础图形函数可以自动调用，grid和lattice函数的调用必须要加载相应的包（library(lattice)），要调用ggplot2函数需要下载并安装该包（install.packages("ggplot2")），第一次使用还要引入加载该包（library(ggplot2)）。

lattice包为单变量和多变量数据的可视化提供了一个全面的图形系统，它可以轻松生成栅栏图形。

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在一个或多个其他变量的条件下，栅栏图形展示某个变量的分布或与其他变量间的关系。lattice包中singer数据集包含了合唱成员的身高和声部数据，让我们考虑以下问题：纽约合唱团歌手的身高随着他们所属的声部如何变化？来看以下代码：
> library(lattice)
> histogram(~height|voice.part, data=singer,main="Distribution of Heights by Voice Pitch", xlab="Height (inches)")

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height是因变量，voice.part被称作条件变量，这段代码对八个声部的每一个都创建了一个直方图。图形显示了男高音和男低音比女低音和女高音身高要高。
在栅栏图形中，单个面板要依据条件变量的各个水平来创建。如果指定了多个条件变量，那么一个面板将按照各个因子水平的组合来创建。然后面板将被排成一个阵列以进行比较。每个面板在一个区域都会有一个标签，这里的区域称作条带区域。随后我们可以看到，用户可对每个面板中展示的图形、条带的格式和位置、面板的摆放、图例的内容和位置以及其他许多图形特征进行控制。
lattice包提供了丰富的函数，可生成单变量图形（点图、核密度图、直方图、柱状图和箱线图）、双变量图形（散点图、带状图和平行箱线图）和多变量图形（三维图和散点图矩阵）。
各种高级绘图函数都服从以下格式：
graph_function(formula, data=, options)
graph_function为图形类型函数；
formula指定要展示的变量和条件变量；
data指定一个数据框；
options是逗号分隔函数，用来修改图形的内容、摆放方式和标准。