مقالات

1.6.3.8: رسومات R


أنظمة رسومية

إن أحد أكثر الأجزاء قيمة في كل برنامج إحصائي هو القدرة على عمل مخططات متنوعة. كل هذه المؤامرات يمكن تعزيزها من قبل المستخدم! سنحاول هنا وصف المبادئ الأساسية لرسومات R.

دعونا نلقي نظرة على هذا المثال (الشكل ( PageIndex {1} )):

الرمز ( PageIndex {1} ) (R)

(سيجد القارئ الفضولي هنا العديد من الأشياء لتجربتها. ما ، على سبيل المثال ، pch؟ غيّر رقمه في الصف الثاني و اكتشف. ماذا لو قدمت 20: 1 بدلاً من 1:20؟ لو سمحت يكتشف وشرح.)

مؤامرة القيادة () يرسم الحبكة الأساسية في حين أن وسيلة الإيضاح () يضيف بعض التفاصيل للمخرجات المرسومة بالفعل. تمثل هذه الأوامر نوعين أساسيين من أوامر تخطيط R:

الشكل ( PageIndex {1} ) مثال على المؤامرة مع العنوان ووسيلة الإيضاح.

  1. أوامر عالية المستوى خلق مؤامرة جديدة و
  2. أوامر منخفضة المستوى إضافة ميزات على قطعة الأرض الحالية.

ضع في اعتبارك المثال التالي:

الرمز ( PageIndex {2} ) (R)

(هذه الأوامر تجعل تقريبا نفس المؤامرة على النحو الوارد أعلاه! لماذا ا؟ لو سمحت اكتشف. وما هو الاختلاف؟)

لاحظ أيضًا أن وسيطة النوع للأمر plot () لها العديد من القيم ، وبعضها ينتج مخرجات مثيرة للاهتمام وربما مفيدة. لمعرفة المزيد، يحاول أنواع p و l و c و s و h و b ؛ تحقق أيضًا من مثال (الحبكة) الذي يظهر.

بطبيعة الحال ، فإن أهم أمر بالتخطيط هو المؤامرة (). هذا أمر "ذكي" (^ {[1]} ). هذا يعني أن المؤامرة () "تفهم" نوع الكائن الموفر ، وترسم وفقًا لذلك. على سبيل المثال ، 1:20 عبارة عن سلسلة من الأرقام (المتجه الرقمي ، انظر أدناه لمزيد من التوضيح) ، والمؤامرة () "تعرف" أنها تتطلب نقاطًا ذات إحداثيات مقابلة لمؤشراتها (المحور س) والقيم الفعلية (المحور ص) . إذا قمت بتزويد المؤامرة () بشيء آخر ، فستكون النتيجة على الأرجح مختلفة. فيما يلي مثال (الشكل ( PageIndex {2} )):

الرمز ( PageIndex {3} ) (R)

هنا توجد أوامر من كلا النوعين هنا مرة أخرى ، لكن تم إصدارها بطريقة مختلفة قليلاً. السيارات عبارة عن مجموعة بيانات مضمنة (قد ترغب في الاتصال بالسيارات التي تمنحك مزيدًا من المعلومات). هذه البيانات ليست متجه ولكن إطار البيانات (نوع الجدول) مع عمودين ، السرعة والمسافة (في الواقع ، مسافة التوقف). مؤامرة الوظيفة () يختار مبعثر كأفضل طريقة لتمثيل هذا النوع من البيانات. في مخطط التشتت هذا ، يتوافق المحور x مع العمود الأول والمحور y مع العمود الثاني.

نوصي بـ التحقق من ماذا سيحدث إذا قمت بتزويد إطار البيانات بثلاثة أعمدة (على سبيل المثال ، بيانات الأشجار المضمنة) أو جدول الطوارئ (مثل بيانات Titanic أو HairEyeColor المضمنة) للمخطط ().

هناك طرق لا حصر لها لتغيير الحبكة. على سبيل المثال ، هذا أكثر من مجرد "عشرين نقطة":

الرمز ( PageIndex {4} ) (R)

(لو سمحت تشغيل هذا المثال نفسك. ما هي Col و pch؟ ماذا سيحدث إذا قمت بتعيين pch = 0؟ إذا قمت بتعيين عمود = 0؟ لماذا؟)

في بعض الأحيان ، تعتبر مخططات R الافتراضية "مقتضبة للغاية". هذا ببساطة خطأ. يتم توريث نظام الرسم في R من S حيث تم تطويره بالكامل على أساس البحث المنهجي الذي أجراه W.S. كليفلاند وآخرون في مختبرات بيل. كان هناك العديد من التجارب (^ {[2]} ). على سبيل المثال ، من أجل فهم أنواع الحبكات التي يسهل التقاطها ، قدموا مخططات مختلفة ثم طلبوا إعادة إنتاج البيانات رقميًا. أسفر البحث عن توصيات حول كيفية الرسم

الشكل ( PageIndex {2} ) مثال على قطعة أرض تعرض بيانات السيارات.

الإخراج أكثر قابلية للفهم وسهولة القراءة (يرجى ملاحظة أنه ليس دائمًا "أكثر جاذبية"!)

على وجه الخصوص ، انتهى بهم الأمر إلى استنتاج مفاده أنه يجب ترتيب مهام الإدراك الرسومي الأولي من الأسهل إلى الأصعب مثل: الموضع على طول المقياس ( rightarrow ) الطول ( rightarrow ) الزاوية والمنحدر ( rightarrow ) المنطقة ( rightarrow ) الحجم ( rightarrow ) هوى اللون وتشبع اللون وكثافته. لذلك من السهل تكذب مع الإحصائيات، إذا كان مؤامرة الخاص بك تستخدم مهام الإدراك في الغالب من الموقع الصحيح لهذا التسلسل. (هل ترى الآن لماذا تعتبر المخططات الدائرية سيئة بشكل خاص؟)

قاموا بتطبيق هذا النموذج على S وبالتالي ، في R كل شيء تقريبًا (أشكال النقاط ، الألوان ، ملصقات المحاور ، حجم الرسم) في المؤامرات الافتراضية يعتمد على فكرة الرسومات الواضحة. علاوة على ذلك ، حتى ترتيب أنواع النقاط واللون يمثل التسلسل من أكثر الميزات التي يتم إدراكها بسهولة إلى الميزات الأقل إدراكًا.

انظر إلى المؤامرة من الشكل ( PageIndex {3} ). خمن كيف تم ذلك ، ما هي الأوامر التي تم استخدامها؟

الشكل ( PageIndex {3} ) تمرين: ما الأوامر التي تم استخدامها لإنشاء هذا الرسم البياني؟

تعمل العديد من الحزم على توسيع السعات الرسومية لـ R. يأتي النظام الفرعي الرسومي R الثاني المعروف جيدًا من الحزمة الشبكية (الشكل ( PageIndex {4} )):

الرمز ( PageIndex {5} ) (R)

الشكل ( PageIndex {4} ) مثال على قطعة أرض بعنوان مصنوع باستخدام أمر xyplot () من حزمة شعرية.

(كررنا 1:20 مرتين وأضفنا علامة التلدة لأن xyplot () يعمل بشكل مختلف قليلاً عن المؤامرة (). بشكل افتراضي ، يجب أن تكون الشبكة مثبتة بالفعل في نظامك. (^ {[3]} ))

حزمة شعرية مثبتة بشكل افتراضي بالفعل على نظامك. لمعرفة الحزم المثبتة بالفعل ، اكتب library ().

بعد ذلك ، فيما يلي ما سيحدث مع نفس بيانات 1:20 إذا طبقنا الوظيفة qplot () من النظام الفرعي الثالث الشهير لرسومات R ، ggplot2 (^ {[4]} ) package (Figure ( PageIndex {5} )):

الرمز ( PageIndex {6} ) (R)

الشكل ( PageIndex {5} ) مثال على قطعة أرض بعنوان تم إنشاؤها باستخدام الأمر qplot () من حزمة ggplot2.

لقد ذكرنا أعلاه أن الأمر library () يقوم بتحميل الحزمة. ولكن ماذا لو كانت هذه الحزمة غائبة في التثبيت الخاص بك؟ لا يتم تثبيت ggplot2 افتراضيًا.

في هذه الحالة ، ستحتاج إلى تنزيله من أرشيف الإنترنت R (CRAN) وتثبيته. يمكن القيام بذلك باستخدام أمر install.packages ("ggplot2") (لاحظ الجمع في اسم الأمر والاقتباسات في الوسيطة). أثناء التثبيت ، سيتم سؤالك أولاً عن مرآة الإنترنت المفضلة (عادةً ما تكون فكرة جيدة أن تختار الأولى).

بعد ذلك ، قد يتم سؤالك عن التثبيت المحلي أو على مستوى النظام (يعمل التثبيت المحلي في معظم الحالات).

أخيرًا ، سيكون R لنظام التشغيل Windows أو macOS ببساطة أفرغ الأرشيف الذي تم تنزيله بينما يعمل R على Linux تجميع الحزمة من المصدر. يستغرق هذا وقتًا أطول قليلاً وقد يتطلب أيضًا تثبيت بعض البرامج الإضافية. في الواقع ، تريد بعض الحزم برامج إضافية بغض النظر عن النظام.

من المحتمل أن يكون الطول الأقصى والعرض الأقصى لبيض الطيور مرتبطين. يرجى عمل مخطط من بيانات eggs.txt وتأكيد (أو رفض) هذه الفرضية. تفسيرات الأحرف موجودة في ملف egg_c.txt المصاحب.

الأجهزة الرسومية

هذا هو المفهوم الثاني المهم لرسومات R. عندما تدخل قطعة الأرض () ، يفتح R الشاشة جهاز رسومي ويبدأ في الرسم هناك. إذا كان الأمر التالي من نفس النوع ، فسيقوم R بمسح محتوى الجهاز وبدء الرسم الجديد. إذا كان الأمر التالي هو "الإضافة" ، مثل text () ، فإن R ستضيف شيئًا إلى المؤامرة الحالية. أخيرًا ، إذا كان الأمر التالي هو dev.off () ، فسيغلق R الجهاز.

في معظم الأحيان ، لا تحتاج إلى الاتصال بأجهزة الشاشة بشكل صريح. سيتم فتحها تلقائيًا عند كتابة أي من أوامر التخطيط الرئيسية (مثل المؤامرة ()). ومع ذلك ، قد تحتاج أحيانًا إلى أكثر من نافذة رسومية. في هذه الحالة ، افتح جهازًا إضافيًا باستخدام الأمر dev.new ().

بصرف النظر عن جهاز الشاشة ، هناك العديد من الأجهزة الرسومية الأخرى في R ، وستحتاج إلى تذكر أكثرها فائدة. يعملون على النحو التالي:

الرمز ( PageIndex {7} ) (R)

يفتح الأمر png () الجهاز الرسومي بنفس الاسم ، ويمكنك تطبيق بعض الخيارات الخاصة بـ PNG ، على سبيل المثال ، الشفافية (مفيدة عندما تريد وضع الصورة على صفحة الويب مع بعض الخلفية). ثم تكتب كل أوامر التخطيط الخاصة بك دون رؤية النتيجة لأنه تمت إعادة توجيهه الآن إلى اتصال ملف PNG. عند إدخال dev.off () أخيرًا ، سيتم إغلاق الاتصال والجهاز ، وسيظهر ملف باسم 01_20.png في دليل العمل على القرص. لاحظ أن R يقوم بذلك بصمت ، لذا إذا كان هناك ملف يحمل نفس الاسم ، فسيتم استبداله!

لذا فإن حفظ قطع الأراضي في R بسيط مثل وضع الفيل في الثلاجة على ثلاث خطوات (تذكر؟ افتح الثلاجة - ضع الفيل - أغلق الثلاجة.) هذا "النهج الثلاثي" (جهاز مفتوح - قطعة أرض - أغلق الجهاز) هي الطريقة الأكثر عالمية لحفظ الرسومات من R. وهي تعمل على جميع الأنظمة و (ما هو مهم حقًا) ، من نصوص R.

بالنسبة للمبتدئين ، من الصعب أن يكون R هنا ضمنيًا ولا ينتج أي شيء حتى النهاية. لذلك ، يوصى أولاً بإدخال أوامر التخطيط بطريقة شائعة ، والتحقق مما يحدث على جهاز الرسم على الشاشة. ثم أدخل اسم جهاز رسم الملف (مثل png ()) ، واستخدم السهم لأعلى، كرر الأوامر بالتسلسل الصحيح. أخيرًا ، أدخل dev.off ().

png () مفيدة لقول صفحات الويب ولكنها مفيدة للمخرجات فقط النقطية الصور التي لا تتسع بشكل جيد. كثيرا ما يوصى باستخدامه المتجه صور مثل PDF:

الرمز ( PageIndex {8} ) (R)

(تقليديًا ، يتم قياس عرض PDF بالبوصة. نظرًا لأن الإعداد الافتراضي هو 7 بوصات ، فإن الأمر أعلاه يجعل ملف PDF أوسع قليلاً.)

(أعلاه ، استخدمنا "النهج الرباعي" لأنه بعد الأوامر عالية المستوى ، أضفنا بعضًا من المستوى المنخفض. كما أنه ليس من الصعب تذكر ذلك ، وببساطة وضع فرس النهر في الثلاجة في أربع خطوات: افتح الثلاجة - خذ الفيل - ضع فرس النهر - أغلق الثلاجة.)

يمكن أن ينتج R أيضًا ملفات بتنسيق SVG (رسومات متجهة قابلة للتطوير) (^ {[5]} ).

المهم هو أغلق الجهاز دائمًا! إذا لم تقم بذلك ، فقد تكون هناك عواقب غريبة: على سبيل المثال ، لا تظهر مخططات جديدة أو يتعذر الوصول إلى بعض الملفات الموجودة على القرص. إذا كنت تشك في أن الأمر كذلك ، كرر dev.off () عدة مرات حتى تتلقى خطأ مثل:

الرمز ( PageIndex {9} ) (R)

(هذا ليس خطأ خطير.)

عادة ما يساعد.

يرجى إنشاء سكربت R الذي سيجعل مخطط PDF بمفرده.

خيارات رسومية

قلنا بالفعل أنه يمكن ضبط رسومات R بعدد لا نهائي من الطرق تقريبًا. طريقة واحدة للتخصيص هي تعديل خيارات رسومية التي تم ضبطها مسبقًا في R. هكذا ، على سبيل المثال ، يمكنك رسم قطعتين ، واحدة تحت الأخرى ، في نافذة واحدة. للقيام بذلك ، قم بتغيير الخيارات الرسومية أولاً (الشكل ( PageIndex {6} )):

الرمز ( PageIndex {10} ) (R)

الشكل ( PageIndex {6} ) رسمان بيانيان على قطعة واحدة.

() ينشئ الأمر مؤامرات المدرج التكراري، والتي تقسم البيانات إلى سلال ثم تحسب عدد نقاط البيانات في كل سلة. شاهد تفسيرات أكثر تفصيلاً في نهاية فصل البيانات "أحادي البعد".)

الأمر الرئيسي هنا هو par (). أولاً ، قمنا بتغيير إحدى معلماتها ، وهي mfrow التي تنظم عدد وموقع المؤامرات داخل منطقة الرسم. بشكل افتراضي ، mfrow هو c (1 ، 1) مما يعني "قطعة واحدة رأسياً وواحدة أفقية". لحماية القيمة الأقدم لـ par () ، قمنا بحفظها في الكائن old.par. في النهاية ، قمنا بتغيير par () مرة أخرى إلى القيم الأولية.

المهمة المنفصلة هي تراكب المؤامرات. يمكن القيام بذلك بعدة طرق ، أحدها هو تغيير قيمة المساواة الافتراضية (جديد = ...) من FALSE إلى TRUE. ثم لن يمحو أمر الرسم التالي عالي المستوى محتوى النافذة بل يرسم المحتوى الموجود. هنا يجب توخي الحذر وتجنب تقاطع المحاور:

الرمز ( PageIndex {11} ) (R)

(يحاول هذه المؤامرة بنفسك.)

رسومات تفاعلية

تعزز الرسومات التفاعلية تحليل البيانات. تتتبع الأدوات التفاعلية نقاطًا معينة على الحبكة إلى أصولها في البيانات ، وتضيف كائنات إلى النقاط التعسفية ، وتتبع نقطة بيانات معينة عبر قطع الأرض المختلفة ("التنظيف بالفرشاة") ، وتعزز تصور البيانات متعددة الأبعاد ، وأكثر من ذلك بكثير.

جوهر النظام الرسومي R ليس تفاعليًا للغاية. هناك أمران تفاعليان فقط ، وهما تحديد () و locator () يأتيان مع التثبيت الافتراضي.

مع تحديد () ، يعرض R معلومات حول نقطة البيانات على قطعة الأرض. في هذا الوضع يتم الضغط على الافتراضي (غادر في نظامي التشغيل Windows و Linux) يظهر زر الماوس بالقرب من النقطة رقم الصف الخاص به في مجموعة البيانات. يستمر هذا حتى تنقر بزر الماوس الأيمن فوق الماوس (أو انقر مع الضغط على Command في نظام macOS).

الرمز ( PageIndex {12} ) (R)

تحديد النقاط في 1:20 غير مجدي عمليا. ضع في اعتبارك ما يلي:

الرمز ( PageIndex {13} ) (R)

بشكل افتراضي ، لا تقوم المؤامرة () بتسمية الحالات ، بل تقوم بطباعة النقاط فقط. نعم ، من الممكن طباعة جميع أسماء الدول ولكن هذا سيؤدي إلى إغراق نافذة المؤامرة بالأسماء. سيساعدك تحديد الأمر () إذا كنت تريد رؤية القيم المتطرفة فقط.

محدد موقع القيادة () إرجاع الإحداثيات من النقاط التي تم النقر عليها. باستخدام محدد المواقع () ، يمكنك إضافة نص أو نقاط أو خطوط إلى المخطط باستخدام الماوس (^ {[6]} ). بشكل افتراضي ، ينتقل الإخراج إلى وحدة التحكم ، ولكن باستخدام الحيلة الصغيرة ، يمكنك توجيهه إلى الحبكة:

الرمز ( PageIndex {14} ) (R)

(مرة أخرى ، النقر بزر الماوس الأيسر (Linux و Windows) أو النقر فوق (macOS) سيحدد الأماكن ؛ عند إيقاف هذا بالنقر بزر الماوس الأيمن (Linux و Windows) أو Command + Click (macOS) ، سيظهر النص في المكان (الأماكن المحددة مسبقًا) ).)

كيف تحفظ قطعة الأرض التي تم تعديلها بشكل تفاعلي؟ لن يعمل "النهج الثلاثي" الموضح أعلاه لأنه لا يسمح بالتفاعل. عندما تكون قطعة الأرض جاهزة على الشاشة ، استخدم ما يلي:

الرمز ( PageIndex {15} ) (R)

هذا الزوج من الأوامر (متسلسل مع محدد الأوامر ، فاصلة منقوطة ، للاكتناز) نسخ المؤامرة الموجودة في الملف المحدد.

يتوفر الكثير من الرسومات التفاعلية الآن في R من خلال الحزم الخارجية مثل iplot و loon و manipulate و playwith و rggobi و rpanel و TeachingDemos وغيرها الكثير.

مراجع

1. أفضل مصطلح هو أمر عام.

2. كليفلاند دبليو إس ، ماكجيل ر. 1985. الإدراك الرسومي والأساليب الرسومية لتحليل البيانات العلمية. علم. 229 (4716): 828-833.

3. خرجت شعرية من الأفكار اللاحقة لـ W.S. كليفلاند ، تعريشة المؤامرات (المشروطة) (انظر أدناه لمزيد من الأمثلة).

4. يعد ggplot2 الآن أكثر أنظمة رسومات R أناقة. لاحظ ، مع ذلك ، أنه يعتمد على "الأيديولوجية" المختلفة التي ترتبط أكثر ببرنامج الإحصاء المرئي SYSTAT وبالتالي فهي غريبة على R.

5. بالمناسبة ، يمكن فتح كل من PDF و SVG وتحريرهما باستخدام محرر المتجه المتوفر مجانًا إنكسكيب.

6. تحتوي المجموعة gmoon.r على أمر يشبه اللعبة Miney () ، استنادًا إلى locator () ؛ إنه يقلد جزئيًا لعبة "كاسحة ألغام" الشهيرة.


شاهد الفيديو: رسومات مبدعة و رائعة للبنات فقط (شهر اكتوبر 2021).