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R数据可视化11:相关性图

R数据可视化11:相关性图

作者: jlyq617 | 来源:发表于2019-11-21 14:18 被阅读0次

    之前我们用热图的形式展现了相关关系,今天我们来用另外几种形式来展现相关关系的图。本文代码来源:Visualize correlation matrix using correlogram

    多种多样的相关性图

    下图是几张很典型的相关性图。

    相关性图

    不过上图中给的信息相对冗余,因为颜色和图形大小都与相关性的大小有关,在我们作图的过程中可以考虑将相关性的大小和pvalue用颜色和大小分别表示。
    当然除此之外还有更加复杂的展现相关性的图,下图就不仅展示了相关系数的大小这么简单,还给了各种分布,能够更加具体地了解两个变量之间的相关关系:

    散点图体现了所有样本的各种参数情况,条形图表现了不同参数的数据分布情况,数字和星号体现出相关性的具体值和显著性。可以发现很多时候数据之间的相关性可能并不是简单的线性相关,而只提供相关性检验结果的时候可能会造成信息缺失。但是你也可以看到这幅图提供了比较多的信息,有时候也许这些信息并没有这么重要,展示过多的数据会让读者感到困惑,找不到关键和重点。所以我们在作图的时候要做好取舍,合理、客观地展示有效的关键数据。

    怎么做这些相关性图

    1)需要什么格式的数据
    我们使用R自带的数据mtcars,之前我们已经多次使用过这个数据集,在此不过多介绍。

    首先我们来计算以下参数间的相关性,然后再画图。

    data("mtcars")
    M<-cor(mtcars)
    head(M)
                mpg        cyl       disp         hp       drat         wt        qsec         vs         am       gear       carb
    mpg   1.0000000 -0.8521620 -0.8475514 -0.7761684  0.6811719 -0.8676594  0.41868403  0.6640389  0.5998324  0.4802848 -0.5509251
    cyl  -0.8521620  1.0000000  0.9020329  0.8324475 -0.6999381  0.7824958 -0.59124207 -0.8108118 -0.5226070 -0.4926866  0.5269883
    disp -0.8475514  0.9020329  1.0000000  0.7909486 -0.7102139  0.8879799 -0.43369788 -0.7104159 -0.5912270 -0.5555692  0.3949769
    hp   -0.7761684  0.8324475  0.7909486  1.0000000 -0.4487591  0.6587479 -0.70822339 -0.7230967 -0.2432043 -0.1257043  0.7498125
    drat  0.6811719 -0.6999381 -0.7102139 -0.4487591  1.0000000 -0.7124406  0.09120476  0.4402785  0.7127111  0.6996101 -0.0907898
    wt   -0.8676594  0.7824958  0.8879799  0.6587479 -0.7124406  1.0000000 -0.17471588 -0.5549157 -0.6924953 -0.5832870  0.4276059
    

    当然如果你已经计算了好了相关性,那可以直接用相关性的表格进行绘图,类似于下面的数据表:


    2)如何作图
    本次介绍两个R包:corrplot和PerformanceAnalytics
    首先介绍corrplot包。主要的函数为corrplot,改变不同的method就会看到不同的展现形式,具体如下:

    library(corrplot)
    corrplot(M, method="circle")
    corrplot(M, method="pie")
    corrplot(M, method="color")
    corrplot(M, method="number")
    
    corrplot(M, type="upper")
    corrplot(M, type="lower")
    
    

    也可以修改颜色包括背景字体等以及参数顺序:

    col<- colorRampPalette(c("red", "white", "blue"))(20)
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", col=col)
    
    
    library(RColorBrewer)
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", 
             col=brewer.pal(n=8, name="RdBu"))
    
    corrplot(M, type="upper", order="hclust",
             col=brewer.pal(n=8, name="RdYlBu"))
    
    corrplot(M, type="upper", order="hclust",
             col=brewer.pal(n=8, name="PuOr"))
    
    #修改背景
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", col=c("black", "white"),
             bg="lightblue")
    
    #修改字体
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", tl.col="black", tl.srt=45)
    
    

    如果相关性是非显著的不想显示或用不同的符号显示要怎么办呢?
    首先我们要得到一张相应的pvalue的表

    cor.mtest <- function(mat, ...) {
        mat <- as.matrix(mat)
        n <- ncol(mat)
        p.mat<- matrix(NA, n, n)
        diag(p.mat) <- 0
        for (i in 1:(n - 1)) {
            for (j in (i + 1):n) {
                tmp <- cor.test(mat[, i], mat[, j], ...)
                p.mat[i, j] <- p.mat[j, i] <- tmp$p.value
            }
        }
      colnames(p.mat) <- rownames(p.mat) <- colnames(mat)
      p.mat
    }
    # matrix of the p-value of the correlation
    p.mat <- cor.mtest(mtcars)
    head(p.mat[, 1:5])
      mpg          cyl         disp           hp         drat
    mpg  0.000000e+00 6.112687e-10 9.380327e-10 1.787835e-07 1.776240e-05
    cyl  6.112687e-10 0.000000e+00 1.802838e-12 3.477861e-09 8.244636e-06
    disp 9.380327e-10 1.802838e-12 0.000000e+00 7.142679e-08 5.282022e-06
    hp   1.787835e-07 3.477861e-09 7.142679e-08 0.000000e+00 9.988772e-03
    drat 1.776240e-05 8.244636e-06 5.282022e-06 9.988772e-03 0.000000e+00
    wt   1.293959e-10 1.217567e-07 1.222320e-11 4.145827e-05 4.784260e-06
    
    
    #不显著的显示叉叉,筛选的标准为0.01
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", 
             p.mat = p.mat, sig.level = 0.01)
    #不显著的为空白,筛选的标准为0.01
    corrplot(M, type="upper", order="hclust", 
             p.mat = p.mat, sig.level = 0.01, insig = "blank")
    

    然后我们来制作一张比较好看的图

    col <- colorRampPalette(c("#BB4444", "#EE9988", "#FFFFFF", "#77AADD", "#4477AA"))
    corrplot(M, method="color", col=col(200),  
             type="upper", order="hclust", 
             addCoef.col = "black", #添加相关系数
             tl.col="black", tl.srt=45, #修改字体
             p.mat = p.mat, sig.level = 0.01, insig = "blank", #显著性筛选
             diag=FALSE 
             )
    

    接下来我们来简单讲一下另一个PerformanceAnalytics包

    library(PerformanceAnalytics)
    my_data <- mtcars[, c(1,3,4,5,6,7)]
    chart.Correlation(my_data, histogram=TRUE, pch=19)
    

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