📗 Pakiet ggplot2. Podstawy konstrukcji wykresów

▶️ Tematyka

Załadowanie pakietu ggplot2

Charakterystyka zbioru mtcars

Konstrukcja wykresu w ggplot2

Wykres rozrzutu

Wykres histogram

Wykres słupkowy

Wykres pudełkowy

Wykres wiolinowy

Wykres liniowy

Regresja

📘 Załadowanie pakietu gplot2 i charakterystyka zbioru `mtcars`

❕ Załadowanie pakietu ggplot2

library(ggplot2)
library(knitr)

️✔️️ Dla konstrukcji wykresów w tej części wykorzystano dostępny w R zbiór `mtcars`.

🔗 Opis zbioru mtcars

🔗Opis zbioru mtcars

Wyświetlenie początkowych rekordów zbioru `mtcars`

##                    mpg cyl disp  hp drat    wt  qsec vs am gear carb
## Mazda RX4         21.0   6  160 110 3.90 2.620 16.46  0  1    4    4
## Mazda RX4 Wag     21.0   6  160 110 3.90 2.875 17.02  0  1    4    4
## Datsun 710        22.8   4  108  93 3.85 2.320 18.61  1  1    4    1
## Hornet 4 Drive    21.4   6  258 110 3.08 3.215 19.44  1  0    3    1
## Hornet Sportabout 18.7   8  360 175 3.15 3.440 17.02  0  0    3    2
## Valiant           18.1   6  225 105 2.76 3.460 20.22  1  0    3    1

Podstawowa charakterystyka zmiennych

summary(mtcars)

##       mpg             cyl             disp             hp       
##  Min.   :10.40   Min.   :4.000   Min.   : 71.1   Min.   : 52.0  
##  1st Qu.:15.43   1st Qu.:4.000   1st Qu.:120.8   1st Qu.: 96.5  
##  Median :19.20   Median :6.000   Median :196.3   Median :123.0  
##  Mean   :20.09   Mean   :6.188   Mean   :230.7   Mean   :146.7  
##  3rd Qu.:22.80   3rd Qu.:8.000   3rd Qu.:326.0   3rd Qu.:180.0  
##  Max.   :33.90   Max.   :8.000   Max.   :472.0   Max.   :335.0  
##       drat             wt             qsec             vs        
##  Min.   :2.760   Min.   :1.513   Min.   :14.50   Min.   :0.0000  
##  1st Qu.:3.080   1st Qu.:2.581   1st Qu.:16.89   1st Qu.:0.0000  
##  Median :3.695   Median :3.325   Median :17.71   Median :0.0000  
##  Mean   :3.597   Mean   :3.217   Mean   :17.85   Mean   :0.4375  
##  3rd Qu.:3.920   3rd Qu.:3.610   3rd Qu.:18.90   3rd Qu.:1.0000  
##  Max.   :4.930   Max.   :5.424   Max.   :22.90   Max.   :1.0000  
##        am              gear            carb      
##  Min.   :0.0000   Min.   :3.000   Min.   :1.000  
##  1st Qu.:0.0000   1st Qu.:3.000   1st Qu.:2.000  
##  Median :0.0000   Median :4.000   Median :2.000  
##  Mean   :0.4062   Mean   :3.688   Mean   :2.812  
##  3rd Qu.:1.0000   3rd Qu.:4.000   3rd Qu.:4.000  
##  Max.   :1.0000   Max.   :5.000   Max.   :8.000

Zmiana typu trzech zmiennych na czynniki (factors)

mtcars$gear <- factor(mtcars$gear)
mtcars$am <- factor(mtcars$am)
mtcars$cyl <- factor(mtcars$cyl)

Dane

head(mtcars)

##                    mpg cyl disp  hp drat    wt  qsec vs am gear carb
## Mazda RX4         21.0   6  160 110 3.90 2.620 16.46  0  1    4    4
## Mazda RX4 Wag     21.0   6  160 110 3.90 2.875 17.02  0  1    4    4
## Datsun 710        22.8   4  108  93 3.85 2.320 18.61  1  1    4    1
## Hornet 4 Drive    21.4   6  258 110 3.08 3.215 19.44  1  0    3    1
## Hornet Sportabout 18.7   8  360 175 3.15 3.440 17.02  0  0    3    2
## Valiant           18.1   6  225 105 2.76 3.460 20.22  1  0    3    1

Wykresy

par(mar = c(4, 4, .5, .1))
plot(mpg ~ hp, data = mtcars, pch = 19)

Podsumowanie

summary(mtcars)

##       mpg        cyl         disp             hp             drat      
##  Min.   :10.40   4:11   Min.   : 71.1   Min.   : 52.0   Min.   :2.760  
##  1st Qu.:15.43   6: 7   1st Qu.:120.8   1st Qu.: 96.5   1st Qu.:3.080  
##  Median :19.20   8:14   Median :196.3   Median :123.0   Median :3.695  
##  Mean   :20.09          Mean   :230.7   Mean   :146.7   Mean   :3.597  
##  3rd Qu.:22.80          3rd Qu.:326.0   3rd Qu.:180.0   3rd Qu.:3.920  
##  Max.   :33.90          Max.   :472.0   Max.   :335.0   Max.   :4.930  
##        wt             qsec             vs         am     gear        carb      
##  Min.   :1.513   Min.   :14.50   Min.   :0.0000   0:19   3:15   Min.   :1.000  
##  1st Qu.:2.581   1st Qu.:16.89   1st Qu.:0.0000   1:13   4:12   1st Qu.:2.000  
##  Median :3.325   Median :17.71   Median :0.0000          5: 5   Median :2.000  
##  Mean   :3.217   Mean   :17.85   Mean   :0.4375                 Mean   :2.812  
##  3rd Qu.:3.610   3rd Qu.:18.90   3rd Qu.:1.0000                 3rd Qu.:4.000  
##  Max.   :5.424   Max.   :22.90   Max.   :1.0000                 Max.   :8.000

Wyświetlenie początkowych rekordów zbioru danych po dokonanej zmianie

head(mtcars)

##                    mpg cyl disp  hp drat    wt  qsec vs am gear carb
## Mazda RX4         21.0   6  160 110 3.90 2.620 16.46  0  1    4    4
## Mazda RX4 Wag     21.0   6  160 110 3.90 2.875 17.02  0  1    4    4
## Datsun 710        22.8   4  108  93 3.85 2.320 18.61  1  1    4    1
## Hornet 4 Drive    21.4   6  258 110 3.08 3.215 19.44  1  0    3    1
## Hornet Sportabout 18.7   8  360 175 3.15 3.440 17.02  0  0    3    2
## Valiant           18.1   6  225 105 2.76 3.460 20.22  1  0    3    1

Podstawowa charakterystyka zmiennych po dokonanej zmianie

summary(mtcars)

##       mpg        cyl         disp             hp             drat      
##  Min.   :10.40   4:11   Min.   : 71.1   Min.   : 52.0   Min.   :2.760  
##  1st Qu.:15.43   6: 7   1st Qu.:120.8   1st Qu.: 96.5   1st Qu.:3.080  
##  Median :19.20   8:14   Median :196.3   Median :123.0   Median :3.695  
##  Mean   :20.09          Mean   :230.7   Mean   :146.7   Mean   :3.597  
##  3rd Qu.:22.80          3rd Qu.:326.0   3rd Qu.:180.0   3rd Qu.:3.920  
##  Max.   :33.90          Max.   :472.0   Max.   :335.0   Max.   :4.930  
##        wt             qsec             vs         am     gear        carb      
##  Min.   :1.513   Min.   :14.50   Min.   :0.0000   0:19   3:15   Min.   :1.000  
##  1st Qu.:2.581   1st Qu.:16.89   1st Qu.:0.0000   1:13   4:12   1st Qu.:2.000  
##  Median :3.325   Median :17.71   Median :0.0000          5: 5   Median :2.000  
##  Mean   :3.217   Mean   :17.85   Mean   :0.4375                 Mean   :2.812  
##  3rd Qu.:3.610   3rd Qu.:18.90   3rd Qu.:1.0000                 3rd Qu.:4.000  
##  Max.   :5.424   Max.   :22.90   Max.   :1.0000                 Max.   :8.000

📘 Wykres rozrzutu

Argumenty: nazwa zbioru danych i zmienne na osie (lub jedną oś)

ggplot(data=mtcars,aes(x=wt,y=mpg))+geom_point()

Taki sam rezultat bez ‘data=’, ‘x=’ i ‘y=’

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+geom_point()

Wyróżnienie grup (liczba cylindrów)

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+geom_point()

Dodanie etykiet opisu osi

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+geom_point()+labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa')

Zmiana etykiety legendy

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+geom_point()+labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa',color='Liczba cylindrów')

Wygodny zapis - to samo co powyżej

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+
  geom_point()+
  labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa',color='Liczba cylindrów')

Umieszczenie legendy pod wykresem

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+
  geom_point()+
  labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa',color='Liczba cylindrów')+
  theme(legend.position='bottom')

Kształt może oznaczać liczbę biegów

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl,shape=gear))+
  geom_point()+
  labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa',color='Liczba cylindrów',shape='Liczba biegów')+
  theme(legend.position='bottom')

Wielkość punktów to np. masa samochodu

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl,shape=gear,size=wt))+
  geom_point()+
  labs(x='Waga samochodu',y='Liczba przejechanych mil na galonie paliwa',color='Liczba cylindrów',shape='Liczba biegów',size='Waga')+
  theme(legend.position='bottom')

Powrót do podstawowego wykresu rozrzutu

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+
  geom_point()

📘 Histogram

Histogram jest wykreślany dla jednej zmiennej ilościowej, zmieniamy tylko ostatnią linię

ggplot(mtcars,aes(mpg))+
  geom_histogram()

Można dodać kolory (color- obramowanie, fill- wypełnienie)

ggplot(mtcars,aes(mpg))+
  geom_histogram(binwidth=2,fill='yellow',color='blue')

Jednak ciekawsze jest fill ze zmienną

ggplot(mtcars,aes(mpg,fill=cyl))+
  geom_histogram(binwidth=.8,)

📘 Wykresy słupkowe

Konstrukcja wykresu słupkowego

ggplot(mtcars,aes(cyl))+
  geom_bar()

Wykres słupkowy - poziomy

ggplot(mtcars,aes(cyl))+
  geom_bar()+
  coord_flip()

Wykres Słupkowy (!) - współrzędne biegunowe

ggplot(mtcars,aes(cyl))+
  geom_bar()+
  coord_polar()

📘 Wykres pudełkowy

Wyróżnienie kilku kategorii w boxplot

ggplot(mtcars,aes(cyl,mpg))+
  geom_boxplot()

Można dodać obserwacje

ggplot(mtcars,aes(cyl,mpg))+
  geom_boxplot()+
  geom_point()

Można dodać “rozrzucone” obserwacje

ggplot(mtcars,aes(cyl,mpg))+
  geom_boxplot()+
  geom_jitter()

📘 Wykres Wiolinowy

Wykres Wiolinowy - podstawowa konstrukcja

ggplot(mtcars,aes(factor(cyl),mpg))+
  geom_violin()

Wykres Wiolinowy + jitter

ggplot(mtcars,aes(factor(cyl),mpg))+
  geom_violin()+
  geom_jitter()

📘 Etykiety

Dodanie etykiet obserwacji

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,label=row.names(mtcars)))+
  geom_text()

Można dodać jednocześnie etykiety obserwacji i punkty

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,label=row.names(mtcars)))+
  geom_text()+
  geom_point()

📘 Regresja

Funkcja regresji

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+
  geom_smooth()

Dodanie punktów na wykresie

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+
  geom_smooth()+
  geom_point()

Określenie postaci funkcji regresji

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+
  geom_smooth(method='lm')+
  geom_point()

Rozbicie na grupy ze względu na liczbę cylindrów

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg,color=cyl))+
  geom_smooth(method='lm')+
  geom_point()

Regresja - funkcja kwadratowa

ggplot(mtcars,aes(wt,mpg))+
  geom_smooth(method='lm',formula=y~poly(x,2))+
  geom_point()

📗 Pakiet ggplot2. Podstawy konstrukcji wykresów

Grzegorz Kończak

UE Katowice 2023

📘 Załadowanie pakietu gplot2 i charakterystyka zbioru mtcars

❕ Załadowanie pakietu ggplot2

️✔️️ Dla konstrukcji wykresów w tej części wykorzystano dostępny w R zbiór mtcars.

Wyświetlenie początkowych rekordów zbioru mtcars

Podstawowa charakterystyka zmiennych

Zmiana typu trzech zmiennych na czynniki (factors)

Dane

Wykresy

Podsumowanie

Wyświetlenie początkowych rekordów zbioru danych po dokonanej zmianie

Podstawowa charakterystyka zmiennych po dokonanej zmianie

📘 Wykres rozrzutu

Argumenty: nazwa zbioru danych i zmienne na osie (lub jedną oś)

Taki sam rezultat bez ‘data=’, ‘x=’ i ‘y=’

Wyróżnienie grup (liczba cylindrów)

Dodanie etykiet opisu osi

Zmiana etykiety legendy

Wygodny zapis - to samo co powyżej

Umieszczenie legendy pod wykresem

Kształt może oznaczać liczbę biegów

Wielkość punktów to np. masa samochodu

Powrót do podstawowego wykresu rozrzutu

📘 Histogram

Histogram jest wykreślany dla jednej zmiennej ilościowej, zmieniamy tylko ostatnią linię

Można dodać kolory (color- obramowanie, fill- wypełnienie)

Jednak ciekawsze jest fill ze zmienną

📘 Wykresy słupkowe

Konstrukcja wykresu słupkowego

Wykres słupkowy - poziomy

Wykres Słupkowy (!) - współrzędne biegunowe

📘 Wykres pudełkowy

Wyróżnienie kilku kategorii w boxplot

Można dodać obserwacje

Można dodać “rozrzucone” obserwacje

📘 Wykres Wiolinowy

Wykres Wiolinowy - podstawowa konstrukcja

Wykres Wiolinowy + jitter

📘 Etykiety

Dodanie etykiet obserwacji

Można dodać jednocześnie etykiety obserwacji i punkty

📘 Regresja

Funkcja regresji

Dodanie punktów na wykresie

Określenie postaci funkcji regresji

Rozbicie na grupy ze względu na liczbę cylindrów

Regresja - funkcja kwadratowa

📘 Załadowanie pakietu gplot2 i charakterystyka zbioru `mtcars`

️✔️️ Dla konstrukcji wykresów w tej części wykorzystano dostępny w R zbiór `mtcars`.

Wyświetlenie początkowych rekordów zbioru `mtcars`