R語言繪製雙座標圖
之前公眾號推送了一系列關於使用ggplot2包繪製統計圖形的文章，有網友詢問是否可以繪製雙軸的統計圖形。很抱歉，Hradly在設計ggplot2包時就沒有將雙軸圖形功能考慮進來。難道R語言就無法繪製雙軸圖形了嗎？非也，R不僅是統計學家的標準工具，也是一款繪製圖形的理想工具。下面就跟大家介紹plotrix包中的twoord.plot()函式和twoord.stackplot()函式，它們可以實現雙座標軸圖形的繪製。
twoord.plot()函式語法及引數含義：
twoord.plot(lx,ly,rx,ry,data=NULL,main="",xlim=NULL,lylim=NULL,rylim=NULL,mar=c(5,4,4,4),lcol=1,rcol=2,xlab="",lytickpos=NA,ylab="",ylab.at=NA,rytickpos=NA,rylab="",rylab.at=NA,lpch=1,rpch=2,type="b",xtickpos=NULL,xticklab=NULL,halfwidth=0.4,axislab.cex=1,do.first=NULL,...)
lx,ly,rx,ry：分別指定左座標軸和右座標軸的值，必須是連續的值
data：需要繪製雙軸圖形的資料框
main：為圖形指定標題
xlim：限制橫座標值的範圍
lylim,rylim：限制左右縱座標值的範圍
mar：設定圖形邊界距，預設值為(5,4,4,4)
lcol,rcol：設定左右座標軸的顏色，這樣可以起到圖例的作用
xlab：設定橫座標軸標籤
lytickpos：設定左座標軸刻度標籤的位置
ylab：設定左座標軸標籤
ylab.at：設定左座標軸標籤位置
rytickpos：設定右座標軸刻度標籤的位置
rylab：設定又座標軸標籤
rylab.at：設定右座標軸標籤位置
lpch,rpch：設定左右座標軸圖形的外觀
type
xtickpos：設定橫座標軸刻度標籤位置
xticklab：設定橫座標軸刻度標籤
halfwidth：設定使用者給定條形圖寬度的一半
axislab.cex：設定座標軸標籤和刻度標籤的大小
do.first：通過該引數可以往圖形中新增背景色或網格線
下面通過案例來說明twoord.plot()函式的應用：
library(plotrix)
繪製雙軸的兩個線圖
Date <- seq(from = as.Date(‘2015-01-01’), to = as.Date(‘2015-12-01’),
by = ‘month’)
Consumers <- c(100,80,120,153,200,188,220,322,300,321,282,304)
Amount <- c(1000,840,1458,1844,2045,2000,2548,5081,5000,5200,4800,4971)
df1 <- data.frame(Date = Date, Consumers=Consumers, Amount = Amount)
twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers, rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
main = ‘雙軸的兩條線圖’, xlab = ‘月份’, ylab = ‘會員人數’, rylab = ‘總消費額’, type = c(‘line’,’line’))
雖然雙座標軸圖形已經繪製好，但圖中有幾個不滿意的地方：
1）橫座標軸的刻度標籤不是正確的日期格式
2）右座標軸刻度標籤很擠
3）圖形不炫酷，想新增背景色或網格線
好，這些不滿意的地方都不是問題，twoord.plot()函式可以輕鬆搞定：
1）通過xticklab引數重新設定橫座標軸的刻度標籤
2）通過rytickpos引數重新設定刻度標籤
3）通過do.first引數給圖形新增背景色和網格線
twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers, rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
main = ‘雙軸的兩條線圖’, xlab = ‘月份’, ylab = ‘會員人數’, rylab = ‘總消費額’, type = c(‘line’,’line’),
xtickpos=as.numeric(df1$Date), xticklab = as.character(df1$Date), rytickpos
= seq(500,5000,by = 1500), do.first = ‘plot_bg(col = \’gray\’); grid(col
= \’white\’, lty = 2)’)
這樣的圖形結果要比上面的圖看起來舒服多了。如果想把左座標軸的會員人數用條形圖表示，右座標軸的總消費額用線條表示，該如何操作呢？很簡單，只需將type引數設定為(‘bar’,’line’)就可以了：
twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers, rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
lcol = ‘steelblue’, main = ‘雙軸的兩條線圖’, xlab = ‘月份’, ylab = ‘會員人數’, rylab
= ‘總消費額’, type = c(‘bar’,’line’), xtickpos=as.numeric(df1$Date), xticklab
= as.character(df1$Date), rytickpos = seq(500,5000,by = 1500), do.first
= ‘plot_bg(col = \’gray\’); grid(col = \’white\’, lty = 2)’)
哎？又有問題了，這個條形圖怎麼這麼細窄？超級難看。不要著急，只要稍稍調整halfwidth引數的大小即可，這裡設定為8：
twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers, rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
lcol = ‘steelblue’, main = ‘雙軸的兩條線圖’, xlab = ‘月份’, ylab = ‘會員人數’, rylab
= ‘總消費額’, type = c(‘bar’,’line’), xtickpos=as.numeric(df1$Date), xticklab
= as.character(df1$Date), rytickpos = seq(500,5000,by = 1500), halfwidth
= 8, do.first = ‘plot_bg(col = \’gray\’); grid(col = \’white\’, lty = 2)’)
這會兒圖形正常了。還記得直方圖是如何繪製的嗎？hist()函式，直方圖+核密度圖是如何繪製的？hist()函式+lines()函式：
set.seed(1000)
x = rnorm(1000,10,3)
h <- hist(x, breaks = 50)
繪製直方圖和核密度圖
hist(x, breaks = 50, col = ‘steelblue’)
lines(density(x), col = ‘red’)
哎？核密度線怎麼成了一條直線了？原來是因為直方圖高度對於的頻次與核密度值不是一個量綱，即頻次在0~60之間，而核密度值在0~1之間。如果要使核密度曲線體現出來，必須將hist()函式中freq引數設定為FALSE：
繪製直方圖和核密度圖
hist(x, breaks = 50, col = ‘steelblue’, freq = FALSE)
lines(density(x), col = ‘red’, lwd=2)
如果我既想看到不同組的頻次，又想看到對應的密度值該怎麼辦呢？這個時候就需要繪製雙軸圖了：
x1 <- h$mids
y1 <- h$counts
x2 <- seq(min(x), max(x), by = 0.01)
y2 <- dnorm(seq(min(x), max(x), by = 0.01),10,3)
twoord.plot(lx = x1, ly = y1, rx = x2, ry = y2, type=c(‘bar’,’l’), lcol
= ‘steelblue’, rcol = ‘red’, ylab = ‘Counts’, rylab = ‘Density’, main =
‘Histogram and density curve’, halfwidth=0.2, lylim = c(0,max(y1)+1), rylim
= c(0,0.2),lwd=2)
關於twoord.plot()函式，最後再介紹一種圖，帕累託圖形。即圖形中包一個縱座標軸表示絕對數量，另一個縱座標軸表示累計百分比。實現該圖指令碼如下：
type <- 1:7
absolute <- c(12,15,20,28,11,5,7)
cum_per <- cumsum(absolute)/sum(absolute)
twoord.plot(lx = type, ly = absolute, rx = type, ry = cum_per, type=c(‘bar’,’l’),
lcol = ‘steelblue’, rcol = ‘red’, ylab = ‘總數’, rylab = ‘累計百分比%’, main =
‘帕累託圖’, xtickpos=type, xticklab = c(‘A’,’B’,’C’,’D’,’E’,’F’,’G’))
下面再看一下twoord.stackplot()函式，該函式與twoord.plot()的不同之處在於，其可以繪製堆疊圖，函式具體語法和引數含義如下：
twoord.stackplot(lx, rx, ldata, rdata,
lcol, rcol, ltype, rtype,border, rylab, lylab,
xlab,
..., incrylim=NULL,halfwidth=0.4,leftfront=FALSE,mar = c(5,4,4,4))
lx,rx：指定左右橫座標軸的值
ldata,rdata：指定左右縱座標軸的值
lcol, rcol：指定左右座標軸的顏色
ltype, rtype：指定左右座標軸線的型別
border：指定條形圖邊框顏色
rylab,lylab：指定左右縱座標軸標籤
xlab：指定橫座標軸標籤
incrylim：增加座標軸值的範圍
halfwidth：設定使用者給定條形圖寬度的一半
leftfront：如果leftfront設定為TRUE的話，則左座標軸將置於頂層
mar：設定圖形邊界距，預設值為(5,4,4,4)
現在有一個場景是這樣的，需要繪製某APP在2015年各月中新老會員人數及新會員所佔比重：
set.seed(1111)
Date <- 1:12
Old <- round(runif(12, 100,300))
New <- round(runif(12, 50,120))
Ratio <- New/(New+Old)
twoord.stackplot(lx=Date, rx=Date, ldata=cbind(Old, New), rdata=Ratio,
lcol=c(‘steelblue’,’orange’), rcol=’red’, ltype=”bar”,
rtype=’l’, border=”grey80”, lylab = ‘人數’, rylab = ‘新客比例’, xlab=’月份’,
main=’新老客佔比’, incrylim=0.1)
上圖能夠很高的看出新老客之間的數量對比，同時也能看出新客的趨勢線，唯一不足的是，沒有圖例，下面就以圖層的概念，在該圖的基礎上新增一下圖例：
擴充套件繪圖區域並新增圖層
par(xpd=TRUE)
par(new=TRUE)
在原來圖形的基礎上繪製一張空圖
plot(0:1, 0:1, type=”n”, xlab=””,ylab=””,
axes=FALSE)
新增左座標軸軸圖例
legend(0, 1.5, leg=c(‘老客’, ‘新客’), fill=c(‘steelblue’,’orange’), bty =
‘n’)
新增右座標軸軸圖例
legend(-0.03, 1.25, leg=’新客比例’, col=’red’, lty = 1, bty = ‘n’)
par(xpd=FALSE, new=FALSE)
非常完美，根據以上的場景要求，就繪製完一幅圖形了，而且也能迅速的瞭解到圖所表達的內容。
劉順祥，資料分析師，熱愛資料分析與挖掘工作，擅長使用Ｒ語言，目前自學Python語言。