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R语言作图大全.pdf

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序言
代序一
代序二
作者导读
第一章 历史
1.1 饼图和线图的起源
1.2 霍乱传染之谜
1.3 提灯女士的玫瑰图
1.4 拿破仑的俄罗斯远征
1.5 小结与开始
第二章 工具
2.1 选择作图工具
2.2 R语言简介
2.3 安装R语言
第三章 细节
3.1 par()函数的参数详解
3.2 plot()及相关函数的参数说明
第四章 元素
4.1 颜色
4.1.1 固定颜色选择函数
4.1.2 颜色生成和转换函数
4.1.3 特定颜色主题调色板
4.1.4 渐变色的简单原理及应用
4.2 点
4.3 曲线、直线、线段、箭头、X-样条
4.4 矩形、多边形
4.5 网格线
4.6 标题、任意文本、周边文本
4.7 图例
4.8 坐标轴
第五章 图库
5.1 直方图
5.2 茎叶图
5.3 箱线图
5.4 条形图
5.5 散点图
5.6 关联图
5.7 条件密度图
5.8 等高图
5.9 条件分割图
5.10 一元函数曲线图
5.11 Cleveland点图
5.12 颜色等高图
5.13 四瓣图
5.14 颜色图
5.15 矩阵图
5.16 马赛克图
5.17 散点图矩阵
5.18 三维透视图
5.19 因素效应图
5.20 坐标轴须
5.21 平滑散点图
5.22 棘状图
5.23 星状图
5.24 带状图
5.25 向日葵散点图
5.26 符号图
5.27 饼图
5.28 热图
5.29 交互效应图
5.30 QQ图
5.31 生存函数图
5.32 分类与回归树图
5.33 小提琴图
5.34 地图
5.35 脸谱图
5.36 平行坐标图
5.37 调和曲线图
5.38 二维箱线图
5.39 误差线图
5.40 习题
第六章 系统
6.1 网格图形
6.2 lattice图形
6.3 ggplot2图形
第七章 模型
7.1 线性回归模型
7.2 方差分析
7.3 非参数回归模型
7.3.1 局部加权回归散点平滑法
7.4 稳健回归模型
7.5 广义线性模型
7.6 分类数据模型和列联表
7.7 混合效应模型
7.8 主成分分析和因子分析
7.9 聚类分析
7.10 判别分析
7.11 对应分析
7.12 多维标度分析
7.13 时间序列模型
7.14 生存分析
7.15 空间统计学
7.16 数据挖掘和机器学习
7.16.1 分类与回归树
7.16.2 Bootstrap
7.16.3 支持向量机
第八章 数据
8.1 离散数据
8.1.1 一维数据
8.1.2 多维数据
8.2 连续数据
8.2.1 一维数据
8.2.2 二维数据
8.2.3 高维数据
8.3 混合数据
8.3.1 一维数据
8.3.2 二维数据
8.3.3 高维数据
附录 A 程序初步
A.1 对象类型
A.1.1 向量
A.1.2 因子
A.1.3 数组和矩阵
A.1.4 数据框和列表
A.1.5 函数
A.2 操作方法
A.2.1 选择与循环
A.2.2 输入与输出
A.3 习题
附录 B 作图技巧
B.1 添加数学公式
B.2 一页多图
B.2.1 设置图形参数
B.2.2 设置图形版面
B.2.3 拆分设备屏幕
B.3 交互操作
B.3.1 获取鼠标位置的坐标
B.3.2 识别鼠标附近的数据
B.3.3 响应鼠标键盘的动作
B.4 分类变量散点图示
B.4.1 向日葵散点图
B.4.2 随机打散方法
B.5 图形设备
附录 C 统计动画
附录 D 本书R包
D.1 函数说明
D.2 数据说明
参考文献
索引
现代统计图形 谢益辉 2010 年 8 月 13 日
版权声明 本书电子版采用Creative Commons(简称CC)许可证“署名—非商 业性使用—相同方式共享2.5 中国大陆”,该许可证的全文可以从http:// creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/cn/获得;一份普通人可 以理解的法律文本概要可以从http://creativecommons.org/licenses/ by-nc-sa/2.5/cn/legalcode获得。 责任权利 本CC许可证赋予读者复制、发行、展览、表演、放映、广播或通过信 息网络传播本作品以及创作演绎作品的自由,而无需向原作者征求许可或 支付任何费用;本许可证与出版社版权独立,因此复制、 传播或演绎本作 品也无须征求出版社许可。您需要遵循的条件是: • 声明原作者的署名(Attribution):不得将本作品归为自己的劳动 • 不得将本作品用于商业目的(Noncommercial) • 基于本作品的演绎作品须遵守同样许可证发布(Share Alike) 作者采用CC许可证的考虑主要有三点: • 让读者能免费、自由获得本书,节省经济支出;在有网络和电子文档 的时代,我们应该充分利用这些工具的优势,如传播快捷、读者交流 反馈方便(以便提高书籍质量)等 • 版权的本来意义不在于控制所有权,它只不过是为了对原创者的一种 署名激励;如果版权的存在妨碍了知识的传播,那么本人认为版权就 没有太大的意义;CC许可证中的“非商业”和“同样许可证”限制条 款在书籍出版14年后会自动取消,即读者可以用于商业目的或更改至 其它许可证;CC许可证规定的14年似乎是很长的时间,但读者须知: 通常的版权只有在原作者去世后50年才会被取消! 换句话说,版权告 诉我们一个很深刻的哲理:长寿是很重要的
• 自由软件用户往往有某种痴狂的特征,而这种痴狂往往来源于自由软 件的分享精神;R语言让本人受益颇多,这本书可视作是对它的一种 回馈;既然R语言是自由的,那么本书也将尽量“自由” 特别声明 尽管CC许可证没有限制作品的传播方式,但本作者不愿看到本书被 任何人以论坛附件的方式发布在任何论坛,原因是本书稿尚未成熟,或许 有诸多不完善之处甚至严重错误,作者在不断更新中,若要传播本书稿给 他人,请仅仅给出本书的原始链接http://yihui.name/cn/publication/, 否则作者对传播过程中的错误概不负责。 捐赠说明 如果本书对您有任何帮助,您不妨考虑为“统计之都”网站(自愿)捐 赠:http://cos.name/donate/;捐赠对象非作者本人,但本作者将从一 定程度上根据捐赠情况判断本书工作的价值。 捐赠所得将用于推广统计学 和自由统计软件。捐赠之后请及时告知网站管理人员:admin@cos.name。 致谢 本书写作过程中收到了不少读者反馈,在此一并致谢。 感谢魏太云对 本书文字的校对和建议;感谢赵彦云老师对本书书名和写作风格的建议; 感谢李皞对写lattice系统和rgl包的提议;感谢李丰的“彩蛋”建议;感谢 王晓伟、 李承文、FreemanZY、agri521、annidy、Zhanwu Dai耗费眼神 帮我挑选了本书第一例彩蛋(图4.5)。 欢迎更多意见和建议,包括: • 内容是否全面,如:有哪些您经常用而且觉得有用的图形这里没有收 录 • 主题是否清楚,如:数学、统计理论与图形的对应关系 • 指引是否充分,如:读完某一节是否知道该怎么做
• 文字是否自然,如:有没有“爱上层楼”现象或者过于古板或过于口 语化 • 案例是否实用,如:满篇模拟的数据而没有实际数据,或者数据离您 的领域太远
目录 序言 . 代序一 . 代序二 . . 作者导读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第一章 历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1 饼图和线图的起源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 霍乱传染之谜 . . 1.3 提灯女士的玫瑰图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 拿破仑的俄罗斯远征 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 小结与开始 . . . . . . . . . . . 第二章 工具 2.1 选择作图工具 . . 2.2 R语言简介 . 2.3 安装R语言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第三章 细节 3.1 3.2 par()函数的参数详解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . plot()及相关函数的参数说明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第四章 元素 4.1 颜色 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 固定颜色选择函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 颜色生成和转换函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 特定颜色主题调色板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i i i 1 1 2 4 4 7 11 11 13 17 21 22 30 33 34 34 36 38 I
. 4.1.4 渐变色的简单原理及应用 . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 曲线、直线、线段、箭头、X-样条 . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 矩形、多边形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 网格线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 标题、任意文本、周边文本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 图例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.8 坐标轴 . . . . . 40 43 47 50 53 53 54 56 第五章 图库 61 61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 直方图 . 65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 茎叶图 . 69 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 箱线图 . 73 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 条形图 . 75 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 散点图 . 76 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 关联图 . 79 5.7 条件密度图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.8 等高图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.9 条件分割图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.10 一元函数曲线图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 5.11 Cleveland点图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 5.12 颜色等高图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13 四瓣图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.14 颜色图 . 97 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 5.15 矩阵图 . 5.16 马赛克图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.17 散点图矩阵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 5.18 三维透视图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.19 因素效应图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 5.20 坐标轴须 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 5.21 平滑散点图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 5.22 棘状图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.23 星状图 . 5.24 带状图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 II
. . . . . . . . . . . . . 5.25 向日葵散点图 . . . 5.26 符号图 . . . . . 5.27 饼图 . . . 5.28 热图 . . . . . . 5.29 交互效应图 . . . 5.30 QQ图 . . . 5.31 生存函数图 . . . 5.32 分类与回归树图 . . . 5.33 小提琴图 . . 5.34 地图 . . . . . 5.35 脸谱图 . . . . 5.36 平行坐标图 . 5.37 调和曲线图 . . . 5.38 二维箱线图 . . . 5.39 误差线图 . 5.40 习题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第六章 系统 . lattice图形 . . 6.1 网格图形 . 6.2 . 6.3 ggplot2图形 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 第七章 模型 . . . . . . . 7.1 线性回归模型 . 7.2 方差分析 . . . 7.3 非参数回归模型 . 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.3.1 局部加权回归散点平滑法 . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.4 稳健回归模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.5 广义线性模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.6 分类数据模型和列联表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.7 混合效应模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 7.8 主成分分析和因子分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 7.9 聚类分析 . 7.10 判别分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
7.11 对应分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 7.12 多维标度分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 7.13 时间序列模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 7.14 生存分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7.15 空间统计学 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7.16 数据挖掘和机器学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7.16.1 分类与回归树 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7.16.2 Bootstrap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 7.16.3 支持向量机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 第八章 数据 165 8.1 离散数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 8.1.1 一维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 8.1.2 多维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 8.2 连续数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.2.1 一维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.2.2 二维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.2.3 高维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.3 混合数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.3.1 一维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.3.2 二维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 8.3.3 高维数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 附录 A 程序初步 167 A.1 对象类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 A.1.1 向量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 A.1.2 因子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 A.1.3 数组和矩阵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 A.1.4 数据框和列表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 A.1.5 函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 A.2 操作方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 A.2.1 选择与循环 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 A.2.2 输入与输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 A.3 习题 . . . IV
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