（五）基本图形参数

统计分析与可视化是R语言最强的两个点。本节简要介绍一些R基础绘图中的参数。
R图形可设置的参数很多，大概可以分为以下几大部分：

1. 图像的保存。不同类型的保存大致步骤相同，如保存为pdf文件pdf(filename)；plot(画图过程)；dev.off()，当然也可以通过rstudio里面的选项直接导出图片；
2. 图像的全局参数设置。 图形的参数如线条、性状、坐标轴等都可以通过函数par()设置，如opar<-par(no.readonly=TRUE);par(lty=2);plot(画图过程);par(opar),参数no.readonly=TRUE可以生成一个可以修改的当前图形参数列表。。当然这些参数除了在全局函数par()中进行设置，也可以在绘图过程中进行设置。图形参数主要包括：符号、线条、颜色、文本参数、图形尺寸及边界等；
3. 添加文本，自定义坐标轴和图例。标题和坐标轴名称主要通过title()函数进行设置，坐标轴细节（如范围、颜色、标签等）主要通过axis()函数进行设置，次坐标轴可通过Hmisc包进行设置，图例可通过legend进行设置；
4. 文本标注。添加文本主要是通过text()和mtext()函数进行设置，数学标注可使用plotmath();
5. 图形组合。图形组合有三种设置方式：（1）par()函数通过设置mfrow或mfcol将画布进行分割；（2）layout()函数也可以对画布进行分割；（3）若需要更为精细的对图形布局进行控制，则需要使用到par()中的fig参数。

下面详细的介绍这些参数。

1、图形参数

1.1 符号和线条

参数	描述
pch	点的符号
cex	指定符号大小，表示与默认的相对大小，如1.5表示为默认的1.5倍
lty	线条类型
lwd	线条宽度，同样以默认值的相对大小来表示，如2表示为默认大小的2倍

pch符号代码如下图：

pch可选参数 lty可指定的线条类型如下： lty类型

1.2 颜色

在R中可以通过颜色名称、RGB、颜色值等多种方式来指定颜色。函数colors可返回所有可用颜色名称。此外，rainbow()、heat.colors()等多种函数可以指定连续颜色。用于指定颜色的参数如下表：

参数	描述
col	默认的绘图颜色
col.axis	坐标轴刻度文字（标签）的颜色
col.lab	坐标轴名称的颜色
col.main	主标题的名称
col.sub	副标题的名称
fg	前景色
bg	背景色

1.3 文本属性

文本属性主要包括字体大小、样式等。指定文本大小参数如下表所示：

参数	描述
cex	相对于默认的放大缩小倍数
cex.axis	坐标轴刻度的放大缩小倍数
cex.lab	坐标轴名称放大缩小倍数
cex.main	图片标题放大缩小倍数
cex.sub	图片副标题放大缩小倍数

指定文字样式的参数，如par(font.lab=3, cex.lab=1.5, font.main=4, cex.main=2)：

参数	描述
font	指定字体样式，1=常规，2=粗体，3=斜体，4=粗斜体，5=符号字体（以Adobe 符号编码表示）
font.axis	坐标刻度标签的字体样式
font.lab	坐标轴名称的字体样式
font.main	标题的样式
font.sub	副标题的样式
ps	字体磅值，最终大小为ps*cex
family	绘制文本时使用的字体族。标准的取值为serif（衬线）、sans（无衬线）和mono（等宽）

1.4 图形尺寸与边界

使用下面的参数可以控制图形尺寸和边界大小，如par(pin=c(4, 3), mai=c(1, 0.5, 1, 0.2))：

参数	描述
pin	以英寸表示图形的图形尺寸
mai	以数值向量表示的边界大小，顺序为下左右上，单位为英寸
mar	以数值向量表示边界大小，顺序为下左上右，单位为英分。默认值为c(5,4,4,2)+0.1

2、添加文本、自定义坐标轴和图例

许多高级函数（如plot、hist、boxplot等）包含了默认的设置标题和坐标轴标签，若想另行设置需在高级函数或par()中设置anno=FALSE来移除他们。

2.1 标题

使用title()函数可以对主标题、副标题、坐标轴标题进行设置，包括标题文本颜色大小等。如：

title(main='my title', sub='my subtitle', xlab='my xlab', ylab='my ylab', col.lab='blue', cex.lab=0.75)

2.2 坐标轴

使用axis()来创建自定义的坐标轴，而非R的默认坐标轴，格式为:axis(side, at=,labels=,pos=,lty=,col=,las=,tck=,...)。

参数	描述
side	设置在图形哪边绘制坐标轴（1=下，2=左，3=上，4=右）
at	数值型向量，表示绘制坐标轴刻度的位置
labels	刻度线标签，默认为at中的值
pos	两坐标轴相交的位置
lty	线条类型
col	线条和刻度线颜色
las	刻度线标签平行（=0）还是垂直（=2）于坐标轴
tck	刻度线的长度，以相对于绘图区域大小的分数表示（负值表示在图形外侧，正值表示在图形内侧， 0表示禁用刻度， 1表示绘制网格线）；默认值为-0.01

需要注意的是，创建自定义坐标轴时，应当禁用高级绘图函数自动生成的坐标轴。参数axes=FALSE将禁用全部坐标轴（包括坐标轴框架线，除非你添加了参数frame.plot=TRUE）。参数xaxt="n"和yaxt="n"将分别禁用X轴或Y轴（会留下框架线，只是去除了刻度）。
若需要绘制次要刻度线，则需要用到Hmisc包的minor.tick()函数。

2.3 参考线

函数abline()可以用来为图形添加参考线。

###在y=1,2,3处设置水平参考线
abline(h=c(1,2,3))
###在x=1,2,3处设置竖直参考线
abline(v=c(1,2,3), lty=2, col=''blue)

2.4 图例

使用legend可以为我们的图形添加图例，legend(location, title, legend).

参数	描述
location	有许多方式可以指定图例的位置。你可以直接给定图例左上角的x、 y坐标，也可以执行locator(1)，然后通过鼠标单击给出图例的位置，还可以使用关键字bottom、 bottomleft、left、 topleft、 top、 topright、 right、 bottomright或center放置图例。如果你使用了以上某个关键字，那么可以同时使用参数inset=指定图例向图形内侧移动的大小（以绘图区域大小的分数表示）
title	图例标题（可选）
legend	图例标签组成的字符型向量
...	其他选项。如果图例标示的是颜色不同的线条，需要指定col=加上颜色值组成的向量。如果图例标示的是符号不同的点，则需指定pch=加上符号的代码组成的向量。如果图例标示的是不同的线条宽度或线条类型，请使用lwd=或lty=加上宽度值或类型值组成的向量。要为图例创建颜色填充的盒形（常见于条形图、箱线图或饼图），需要使用参数fill=加上颜色

其他常用的图例选项包括用于指定盒子样式的bty、指定背景色的bg、指定大小的cex，以及指定文本颜色的text.col。指定horiz=TRUE将会水平放置图例，而不是垂直放置。

2.5 文本标注

图形的文本标注主要使用text()，mtext()。

text(location, 'text', pos, ...)
mtext('text', side, line=n, ...)

参数	描述
location	文本的位置参数。可为一对x,y坐标，也可通过指定location为locator(1)使用鼠标交互式地确定摆放位置
pos	文本相对于位置参数的方位。1=下，2=左，3=上，4=右。如果指定了pos，就可以同时指定参数offset=作为偏移量，以相对于单个字符宽度的比例表示
side	指定用来放置文本的边。 1=下， 2=左， 3=上， 4=右。你可以指定参数line=来内移或外移文本，随着值的增加，文本将外移。也可使用adj=0将文本向左下对齐，或使用adj=1右上对齐

对于数学标注，可以使用plotmath()函数。

3、图形组合

R图形组合有三种方法par(mfrow=...)、layout()、par(fig=...)。

3.1 par(mfrow=...)

使用par()中的mfrow=c(nrows, ncols)或mfcol=c(nrows, ncols)可以快速创建nrows行ncols列的图形矩阵。

opar <- par(no.readonly=TRUE)
par(mfrow=c(2,2))   #将图形分为2行2列
plot(...)  #绘制第一个图
plot(...)   #第二
plot(...)   #第三
plot(...)  #绘制最后一个图
par(opar)

3.2 layout()

函数layout()的调用形式为layout(mat)，其中的mat是一个矩阵，它指定了所要组合的多个图形的所在位置。

attach(mtcars)
###将画布分为三部分，第一部分为一行，另两部分平分另一行
layout(matrix(c(1,1,2,3), 2,2, byrow=TRUE))
hist(mpg)   #第一个图独占第一行
hist(gear)  #第二个图位于第二行左半部
hist(disp)    #第三个图位于第二行右半部
detach(mtcars)

为了更精确地控制每幅图形的大小，可以有选择地在layout()函数中使用widths=和heights=两个参数。其形式为：widths = 各列宽度值组成的一个向量, heights = 各行高度值组成的一个向量。widths和heights中的向量数值都可以通过相对值指定。
layout()函数能够让我们轻松地控制最终图形中的子图数量和摆放方式，以及这些子图的相对大小。

attach(mtcars)
###同样将图分为3部分，只是第这三部分所占比例各不相同
layout(matrix(c(1,1,2,3),2,2,byrow=TRUE), widths=c(3,1), heights=c(1,2))
hist(mpg)   # 第一个图独占一行，高度占总高度1/3（heights=c(1,2)）
hist(gear)  # 第二个图在第二行左边，高度占总高度2/3, 宽度占行宽的3/4（widths=c(3,1)）
hist(disp)  # 第三个图在二行右边，高度占总高度2/3, 宽度占行宽的1/4（widths=c(3,1)）
detach(mtcars)

3.3 par(fig=....) 图形的精确控制

fig参数使我们能够精确的排布各个图形的位置，将各个图形进行叠加。

> opar<-par(no.readonly = T)
###设置第一幅图的位置, X和Y轴范围都为（0,0.8）
> par(fig=c(0,0.8,0,0.8))
> plot(mtcars$wt, mtcars$mpg, xlab='MPG', ylab='Weight')
### 设置第二幅图，X轴范围为（0,0.8），Y轴范围为（0.55, 1）
> par(fig=c(0,0.8,0.55, 1), new=T)   #注意这里的new参数一定要设置
> boxplot(mtcars$wt,horizontal = T,axes=F)   #axes=F, 这里将所有的箱线图的坐标轴取消了
###设置第三幅图的位置，X轴范围为（0.65, 1），Y轴范围（0，0.8）
> par(fig=c(0.65, 1, 0, 0.8), new=T)
> boxplot(mtcars$mpg,axes=F)
###在上方添加文本
> mtext("Enhanced scatterplot", side=3,outer=T,line=-3)
###添加标题，看图可以知道这时标题并非整个图的标题，而是第三幅图的标题
> title(main="hellow world!")

要理解这幅图的绘制原理，请试想完整的绘图区域：左下角坐标为(0,0)，而右上角坐标为(1,1)。下图是一幅示意图。参数fig=的取值是一个形如c(x1, x2, y1, y2)的数值向量。

另外值得注意的是，各独立子图所需空间的大小可能与设备相关。如果遇了“Error in plot.new(): figure margins too large”这样的错误，尝试在整个图形的范围内修改各个子图占据的区域位置和大小。

参考：
R语言实战.