1.6 ggplot2圖形語法

ggplot2是一個功能強大且靈活的R包，由Hadley Wickham編寫，它可以生成優雅而實用的圖形。ggplot2中的gg表示圖形語法（grammar of graphic），這是一個通過使用“語法”來繪圖的圖形概念。ggplot2主張模塊間的協調與分工，整個ggplot2的語法框架如圖1-6-1所示，主要包括數據繪圖部分與美化細節部分。R ggplot2圖形語法的主要特點如下所示。

（1）采用圖層的設計方式，有利于結構化思維實現數據可視化。有明確的起始（ggplot()開始）與終止，圖層之間的疊加是靠“+”實現的，越往后，其圖層越在上方。通常一條geom_×××()函數或stat_×××()函數可以繪制一個圖層。

（2）將表征數據和圖形細節分開，能快速將圖形表現出來，使創造性的繪圖更加容易實現。而且通過stat_×××()函數將常見的統計變換融入繪圖中。

（3）圖形美觀，擴展包（extension package）豐富，有專門調整顏色（color）、字體（font）和主題（theme）等輔助包?？梢詭椭脩艨熳x定制個性化的圖表。

ggplot2的繪圖基本語法結構如圖1-6-2所示。其中所需的圖表輸入信息如下所示。

（1）ggplot()：底層繪圖函數。DATA為數據集，主要是數據框（data.frame）格式的數據集；MAPPINGS變量的視覺通道映射，用來表示變量x和y，還可以用來控制顏色（color）、大小（size）或形狀（shape）等視覺通道；STAT表示統計變換，與stat_×××()相對應，默認為"identity"（無數據變換）；POSITION表示繪圖數據系列的位置調整，默認為"identity"（無位置調整），關于POSITION的具體內容可見第3章3.1節。

（2）geom_×××() | stat_×××()：幾何圖層或統計變換，比如常見的geom_point()（散點圖）、geom_bar()（柱形圖）、geom_histogram()（統計直方圖）、geom_ boxplot()（箱形圖）、geom_line()（折線圖）等。我們通常使用geom_×××()函數就可以繪制大部分圖表，有時候通過設定stat參數可以先實現統計變換。

可選的圖表輸入信息包括如下5個部分，主要是實現圖表的美化與變換等。

（1）scale_×××()：度量調整，調整具體的度量，包括顏色（color）、大?。╯ize）或形狀（shape）等，跟MAPPINGS的映射變量相對應；

（2）coord_×××()：坐標變換，默認笛卡兒坐標系，還包括極坐標系、地理空間坐標系等；

（3）facet_×××()：分面系統，將某個變量進行分面變換，包括按行、列和網格等形式分面繪圖，這部分內容具體可見第9章9.4節。

（4）guides()：圖例調整，主要包括連續型和離散型兩種類型的圖例。

（5）theme()：主題設定，主要用于調整圖表的細節，包括圖表背景顏色、網格線的間隔與顏色等。