Barplot in R

När en variabel har ett fåtal värden är det vanligt att sammanfatta informationen med en frekvenstabell som kan representeras med ett stapeldiagram eller barplot i R. I den här artikeln kommer vi att förklara grunderna för att skapa stapeldiagram i R.

R:s stapeldiagramfunktion

För att skapa ett stapeldiagram i R kan du använda basfunktionen R barplot. I det här exemplet ska vi skapa en stapeldiagram från en dataruta. Specifikt är exempeldatamängden den välkända mtcars. Ladda först in data och skapa en tabell för kolumnen cyl med funktionen table.

# Load datadata(mtcars)attach(mtcars)# Frequency tablemy_table <- table(cyl)my_table

cyl 4 6 811 7 14

Håll dig i minnet att för att skapa en stapeldiagram i R kan du använda barplot-funktionens inställning som en parameter din tidigare skapade tabell för att visa den absoluta frekvensen av data. Om du dock föredrar en stapeldiagram med procentsatser på den vertikala axeln (den relativa frekvensen) kan du använda funktionen prop.table och multiplicera resultatet med 100 enligt följande:

# One row, two columnspar(mfrow = c(1, 2))# Absolute frequency barplotbarplot(my_table, main = "Absolute frequency", col = rainbow(3))# Relative frequency barplotbarplot(prop.table(my_table) * 100, main = "Relative frequency (%)", col = rainbow(3))par(mfrow = c(1, 1))

Notera att du även kan skapa ett stapeldiagram med faktordata med funktionen plot.

plot(factor(mtcars$cyl), col = rainbow(3))

Det går dessutom att visa siffror på staplarna med textfunktionen enligt följande:

barp <- barplot(my_table, col = rainbow(3), ylim = c(0, 15))text(barp, my_table + 0.5, labels = my_table)

Du kan också lägga till ett rutnät bakom staplarna med funktionen grid.

barp <- barplot(my_table, col = rainbow(3), ylim = c(0, 15))grid(nx = NA, ny = NULL, lwd = 1, lty = 1, col = "gray")barplot(my_table, col = rainbow(3), ylim = c(0, 15), add = TRUE)

Grafiska parametrar för barplot: titel, axeletiketter och färger

Likt andra plottar kan du ange ett stort antal grafiska parametrar, till exempel axeletiketter, en titel eller anpassa axlarna. I det föregående kodblocket anpassade vi färgerna för stapeldiagrammet med parametern col. Du kan ställa in de färger du föredrar med en vektor eller använda funktionen rainbow med antalet staplar som parameter som vi gjorde eller använda andra färgpalettfunktioner. Du kan också ändra färg på staplarnas ramar med argumentet border.

barplot(my_table, # Data main = "Customized bar plot", # Title xlab = "Number of cylinders", # X-axis label ylab = "Frequency", # Y-axis label border = "black", # Bar border colors col = c("darkgrey", "darkblue", "red")) # Bar colors

Ändra etiketter för grupper

Etiketten för varje grupp kan ändras med argumentet names.arg. I vårt exempel är grupperna märkta med siffror, men vi kan ändra dem genom att skriva något i stil med:

barplot(my_table, names.arg = c("four", "six", "eight")) 

Breddning av staplar och avstånd mellan staplarna

Du kan också ändra utrymmet mellan staplarna eller bredden på staplarna med argumenten width och space. För utrymmet mellan grupper, se motsvarande avsnitt i denna handledning.

par(mfrow = c(1, 2))# Bar width (by default: width = 1)barplot(my_table, main = "Change bar width", col = rainbow(3), width = c(0.4, 0.2, 1))# Bar spacebarplot(my_table, main = "Change space between bars", col = rainbow(3), space = c(1, 1.1, 0.1))par(mfrow = c(1, 1))

Barplot från dataruta eller lista

Det går dessutom att skapa ett barplot direkt med variablerna i en dataruta eller till och med i en matris, men observera att variabeln bör vara antalet av någon händelse eller egenskap. I följande exempel räknar vi antalet fordon per färg och plottar dem med ett stapeldiagram. Vi kommer att använda varje bilfärg för att färga motsvarande staplar.

df <- data.frame(carColor = c("red", "green", "white", "blue"), count = c(3, 5, 9, 1))# df <- as.list(df) # Equivalentbarplot(height = df$count, names = df$carColor, col = c("red", "green", "white", "blue"))

Barplot för kontinuerlig variabel

Om du arbetar med en kontinuerlig variabel måste du använda cut-funktionen för att kategorisera data. Om inte, om det inte finns några band, kommer du att ha lika många staplar som längden på din vektor och stapelhöjden kommer att vara lika med 1. I följande exempel kommer vi att dela upp våra data från 0 till 45 i steg om 5 med breaks-argumentet.

x <- c(2.1, 8.6, 3.9, 4.4, 4.0, 3.7, 7.6, 3.1, 5.0, 5.5, 20.2, 1.7, 5.2, 33.7, 9.1, 1.6, 3.1, 5.6, 16.5, 15.8, 5.8, 6.8, 3.3, 40.6)barplot(table(cut(x, breaks = seq(0, 45, by = 5))))

Horisontell stapelplott

Som standard plottas stapelplottar i R vertikalt. Det är dock vanligt att representera horisontella stapeldiagram. Du kan rotera plotten 90º och skapa ett horisontellt stapeldiagram genom att ställa in horiz-argumentet på TRUE.

barplot(my_table, main = "Barchart", ylab = "Number of cylinders", xlab = "Frequency", horiz = TRUE) # Horizontal barplot

R barplot legend

En legend kan läggas till en stapeldiagram i R med legend.text-argumentet, där du kan ange de namn som du vill lägga till i legenden. Observera att i RStudio kan den resulterande plotten se något annorlunda ut, eftersom bakgrunden för legenden kommer att vara vit i stället för transparent.

barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3), legend.text = rownames(my_table)) # Legend

Den enklaste metoden för att lösa detta problem i det här exemplet är att flytta legenden. Detta kan åstadkommas med argumentet args.legend, där du kan ställa in grafiska parametrar inom en lista. Du kan ställa in positionen till top, bottom, topleft, topright, bottomleft och bottomright.

barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3), legend.text = rownames(my_table), args.legend = list(x = "top"))

Ekvivalent kan du åstadkomma den tidigare plotten med legenden med legend-funktionen på följande sätt med argumenten legend och fill.

barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3))legend("top", legend = rownames(my_table), fill = rainbow(3))

Det här tillvägagångssättet fungerar dock bara bra om legenden inte överlappar staplarna i dessa positioner. Ett bättre tillvägagångssätt är att flytta legenden till höger, utanför stapeldiagrammet. Du kan göra detta genom att ställa in inset-argumentet som överlämnats som ett element i en lista inom args.legend-argumentet enligt följande:

par(mar = c(5, 5, 4, 10))barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3), legend.text = rownames(my_table), # Legend values args.legend = list(x = "topright", inset = c(-0.20, 0))) # Legend arguments

Du kan också ändra axelgränserna med xlim– eller ylim-argumentet för vertikala respektive horisontella stapeldiagram, men observera att det värde som du ska ange i det här fallet kommer att bero på antalet staplar och staplarnas bredd. Kom ihåg att om du tilldelar ett stapeldiagram till en variabel kan du lagra de axelpunkter som motsvarar mitten av varje stapel.

barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3), legend.text = rownames(my_table), xlim = c(0, 4.25))

Ett annat alternativ till att flytta legenden är att flytta den under stapeldiagrammet med funktionerna layout, par och plot.new. Detta tillvägagångssätt är mer avancerat än de andra och du kan behöva rensa de grafiska parametrarna innan koden exekveras för att få en korrekt plott, eftersom de grafiska parametrarna kommer att ändras.

# dev.off()# opar <- par(no.readonly = TRUE)plot.new()layout(rbind(1, 2), heights = c(10, 3))barplot(my_table, xlab = "Number of cylinders", col = rainbow(3))par(mar = c(0, 0, 0, 0))plot.new()legend("top", rownames(my_table), lty = 1, col = c("red", "green", "blue"), lwd = c(1, 2))# dev.off()# on.exit(par(opar))

Grupperad stapeldiagram i R

Ett grupperat stapeldiagram, även kallat stapeldiagram sida vid sida eller klustrad stapeldiagram, är ett stapeldiagram i R med två eller flera variabler. Diagrammet visar staplarna för var och en av de flera variablerna.

# Variable am to factoram <- factor(am)# Change factor levelslevels(am) <- c("Automatic", "Manual")# Table cylinder - transmission typeother_table <- table(cyl, am)# other_table <- xtabs(~cyl + am , data = mtcars) # Equivalentbarplot(other_table, main = "Grouped barchart", xlab = "Transmission type", ylab = "Frequency", col = c("darkgrey", "darkblue", "red"), legend.text = rownames(other_table), beside = TRUE) # Grouped bars

Observera att om vi hade angett table(am, cyl) i stället för table(cyl, am) skulle X-axeln representera antalet cylindrar i stället för överföringstypen.

Avstånd mellan grupperna

Som vi gick igenom tidigare kan du ändra avståndet mellan staplarna. När det gäller flera grupper kan du ställa in en vektor med två element där det första elementet är utrymmet mellan staplarna i varje grupp (0,4) och det andra utrymmet mellan grupperna (2,5).

barplot(other_table, main = "Grouped barchart space", xlab = "Transmission type", ylab = "Frequency", col = c("darkgrey", "darkblue", "red"), legend.text = rownames(other_table), beside = TRUE, space = c(0.4, 2.5)) # Space 

Numervärden i grupper

Barplots kan också användas för att sammanfatta en variabel i grupper som ges av en eller flera faktorer. Tänk till exempel på att du vill visa antalet cylindrar och överföringstyp baserat på medelvärdet av bilarnas hästkrafter. Du kan använda funktionen tapply för att skapa motsvarande tabell:

summary_data <- tapply(mtcars$hp, list(cylinders = mtcars$cyl, transmission = mtcars$am), FUN = mean, na.rm = TRUE)summary_data

 transmissioncylinders Automatic Manual 4 84.66667 81.8750 6 115.25000 131.6667 8 194.16667 299.5000

Nu kan du skapa motsvarande stapeldiagram i R:

par(mar = c(5, 5, 4, 10))barplot(summary_data, xlab = "Transmission type", main = "Horsepower mean", col = rainbow(3), beside = TRUE, legend.text = rownames(summary_data), args.legend = list(title = "Cylinders", x = "topright", inset = c(-0.20, 0)))

Stapeldiagram med felstaplar i R

Som standard kan du inte skapa ett stapeldiagram med felstaplar. Med följande funktion kan du dock skapa en helt anpassningsbar stapeldiagram med standardiserade felstaplar.

# Arguments:# x: an unique factor object# y: a numeric vector object# ...: additional arguments to be passed to barplot functionbarplot.error <- function(x, y, ...){ mod <- lm(y ~ x) reps <- sqrt(length(y)/length(levels(x))) sem <- sigma(mod)/reps means <- tapply(y, x, mean) upper <- max(means) + sem lev <- levels(x) barpl <- barplot(means, ...) invisible(sapply(1:length(barpl), function(i) arrows(barpl, means + sem, barpl, means - sem, angle = 90, code = 3, length = 0.08)))}# Calling the functionbarplot.error(factor(mtcars$cyl), mtcars$hp, col = rainbow(3), ylim = c(0, 250))

Även om du kan lägga till felstaplar i ett stapeldiagram bör det noteras att en boxplot per grupp kan vara ett bättre tillvägagångssätt för att sammanfatta data i det här scenariot.

Stacked barplot in R

Ett staplat stapeldiagram är som ett grupperat stapeldiagram, men frekvensen av variablerna är staplade. Den här typen av stapeldiagram skapas som standard när man som argument överlämnar en tabell med två eller flera variabler, eftersom argumentet beside som standard är FALSE.

barplot(other_table, main = "Stacked barchart", xlab = "Transmission type", ylab = "Frequency", col = c("darkgrey", "darkblue", "red"), legend.text = rownames(other_table), beside = FALSE) # Stacked bars (default)

Relaterat till staplade stapeldiagram finns det liknande implementeringar, som spine plot och mosaic plot. Denna typ av diagram kan skapas med funktionerna spineplot och mosaicplot i paketet graphics.

Med mosaikplotten kan du visualisera data för två eller flera kvantitativa variabler, där arean av varje rektangel representerar andelen av variabeln i varje grupp.

# install.packages("graphics")library(graphics)mosaicplot(other_table, main = "Mosaic plot")

Spineplot är ett specialfall av mosaikplot, och är en generalisering av staplade staplot. I det här fallet, till skillnad från staplade stapeldiagram, summerar varje stapel till ett.

spineplot(other_table)

Bemärk att axlarna som standard är utbytta med avseende på det staplade stapeldiagram som du skapade i föregående avsnitt. Du kan skapa motsvarande plott genom att transponera frekvenstabellen med funktionen t.

spineplot(t(other_table))

Barplot i R: ggplot2

Biblioteket ggplot2 är ett välkänt grafikbibliotek i R. Du kan skapa en stapeldiagram med det här biblioteket genom att omvandla data till dataram och med funktionerna ggplot och geom_bar. I aes-argumentet måste du lämna över variabelnamnen för din dataframe. I x den kategoriska variabeln och i y den numeriska.

# install.packages("ggplot2")library(ggplot2)df <- as.data.frame(my_table)ggplot(data = df, aes(x = cyl, y = Freq)) + geom_bar(stat = "identity")

Horisontell stapeldiagram ggplot2

Om du vill rotera det föregående stapeldiagrammet använder du coord_flip-funktionen på följande sätt:

ggplot(data = df, aes(x = cyl, y = Freq)) + geom_bar(stat = "identity") + coord_flip() # Horizontal bar plot

.