R 语言基础绘图

生信喵

一、R 语言绘图系统介绍
       R 语言具有强大的绘图功能，可以满足科研绘图的需求，越来越多的文章中采用 R 语言来进行绘图。按照绘图方式，R 语言可以分为四大绘图系统，分别是：1、R 基础绘图系统，2、Grid 绘图系统，3、lattice 绘图，4、ggplot2 绘图。除此之外，R 还有非常多的扩展包，几乎可以完成任何形式的绘图要求，无论是 2D 绘图还是 3D 绘图。最新的 shinny 包，还可以绘制交互式的绘图操作。
1.1 成竹在胸
       苏轼有云，“故画竹，必先得成竹於胸中”。这句话对于 R 语言绘图也同样适用。也就是我们在进行画图之前，心里应该清楚我们要画的图大概是什么样子。比如描述数据分布的，可以用散点图，直方图，热图，表现数据各部分百分比，可以用条形图，饼图，韦恩图，展示变化趋势可以用折线图等。
       数据可视化：https://www.data-to-viz.com/
       R 绘图合集：https://www.r-graph-gallery.com/
       1、分布：散点图，密度图，直方图，直方图，小提琴图等
       2、关系型：散点图，热图，相关性，气泡图等
       3、变化趋势：条形图，雷达图，星云图，玫瑰风向图等
       4、整体部分：堆叠（分组）条形图，饼图，树形图等
       5、进化：折线图，面积图，时间序列图等；
      
       R 绘图导图

1.2 数据维度
       对于 R 语言绘图来说，最重要的其实是数据，也就是数据结构。每一个函数都有固定的数据结构要求，所以在画图之前必须了解数据的维度，是一维数据还是二维数据还是多维数据，以及是连续数据，还是分类数据。不同类型以及不同维度的数据采用不同的展现模式。一般来说，数据的维数越高，展示起来越复杂。一维数据比较容易，一般常用点图，线图，饼图等来展示。二维数据一般是矩阵，可以使用热图，条形图的等。对于多维数据，一般采用多种元素来展现，例如，同一个点，可以通过点的大小对应（映射）数据大小，点的颜色，形状对应分类数据。


1.3 绘图获取帮助
       R 语言有非常完善的帮助系统，一般的绘图函数都有详细的帮助文档以及案例数据，可以通过 R 自带的案例数据进行学习。了解每个函数所需数据结构。此外，可以通过 example()函数运行绘图函数自带的案例数据。然后在将自己的数据结构“做成”与案例数据结构一样的即可。

1. example(boxplot)
   
2. demo (graphics)
   
3. demo(persp)
   

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1.4 绘图设备
       默认 R 绘图展示在绘图窗口中，可以直接显示，可以通过设置修改默认绘图设备。 绘图设备也称为图形设备” (Devices)，指的是一个绘图的窗口或文件。默认的绘图设备为屏幕显示，也可以直接保存为文件，不同的文件类型属于不同的绘图设备。R 支持的常用的绘图设备有以下几种：
R 绘图设备

分类	R绘图设备	含义描述
屏幕显示	X11	X 窗口/图形界面窗口
文件设备	postscript	ps 格式的矢量图文件
	pdf	pdf 格式的矢量图文件
	png	png 格式文件
	jpeg	jpg 格式的位图文件

       在各种 R 的绘图设备中，最常用的为 X11 和 pdf，X11 在绘图调试过程中非常方便，不用每次打开绘图文件，属于边绘图边查看的方式，所见即所得，这种交互式的方式适合调整图形，例如修改不同的绘图选项参数。在确定最终绘图方式并生成图形文件进行保存时，推荐使用pdf 格式，因为 R 绘制的 pdf 图形为矢量图， pdf 通用性较强，便于后期调整。绘制 pdf 图形的函数为 pdf() 。

R 绘图包含“打开绘图设备”-“绘制图形”-“关闭。

1. #绘图设备管理函数
   
2. x11()
   
3. pdf()
   
4. dev.list()
   
5. dev.off(3)
   
6. dev.list()
   
7. dev.off(4)
   
8. dev.list()

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      当绘图函数开始执行时，如果没有打开绘图设备，那么 R 将打开一个绘图窗口来展示这个图形，默认打开的就是 X11 窗口，也可以使用命令 x11() 来直接打开一个绘图窗口。R 可以同时打开多个绘图设备，最近打开的设备将作 为绘图时使用的设备，随后的所有图形都将在这上面显示。函数 dev.list() 可以显示所有打开的设备列表。dev.list() 显示出的数字是设备的编号，要改变或关闭某一设备需使用这些编号，如使用dev.off(3) 关闭的 是编号为 3 的 windows 绘图设备，当前使用的是编号为 4 的 pdf 绘图设备。

二、高级绘图与低级绘图
       R 的基础绘图来自于 R 的 graphics 包，是随 R 默认安装的，基础绘图可以完成一些常见的图形。按是否能够自动创建新的图形，R 的绘图函数可以分为两类——高级绘图函数和低级绘图函数。高级绘图函数可以创建一个新的图形，低级绘图函数是在现有的图形上添加元素。
       基础绘图主要绘制一些二维图形，例如点图，线图，直方图，饼图，条形图等，很多情况下，这些图形使用 Excel 绘制更加容易，但是基础绘图是学习 R 绘图思想的基石，熟练掌握这些函数的使用，也可以绘制出满足文献出版要求的图形。
       R 的绘图参数(graphical parameters)是控制绘图选项的，可以使用默认值、可以在绘制图形时进行修改，也可以使用 par 函数进行修改。一般的，使用高级绘图命令绘制图形的框架，使用低级绘图命令对图形进行补充。另外，R 的绘图参数是对图 形进行个性化修饰和调整的，R 的两种命令和绘图参数需结合使用。

1. par()$ylbias
   
2. par('mfrow') #布局
   
3. opar <- par(no.readonly = TRUE)
   
4. par(mfrow=c(2,2))
   
5. par(opar)#恢复默认的绘图参数

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