Standard-Grafiksystem

Dieser Abschnitt gibt eine kurze Einführung in das Standard-Grafiksystem von R.

Wenn eine Grafik erzeugt wird, muss geklärt werden auf welchem Device die Ausgabe erfolgen soll. Standardeinstellung ist die Bildschirmgrafik. Die wichtigsten Möglichkeiten sind die folgenden:

Funktion	Beschreibung
`jpeg()`	JPEG
`pdf()`	PDF
`png()`	PNG
`postscript()`	PostScript
`X11()`	Bildschirmgrafik

Devices sind wie Papier auf das gemalt wird. Einmal erzeugte Elemente lassen sich nicht löschen, sondern nur weiter übermalen.

> x <- seq(0, 8, length = 1000)
> y <- sin(x)
> plot(x, y)

Für dieses Beispiel scheint uns die Standardausgabe (Kreissymbole) nicht passend zu sein. Wir würden viel lieber die Sinusfunktion als durchgezogene Linie sehen. Daher müssen wir den type ändern.

> plot(x, y, type = "l")

High-level Grafikfunktionen

Bei Grafikfunktionen unterscheidet man zwischen High- und Low-level Grafikfunktionen. Erstere sind im Unterschied zu Letzteren in der Lage ein neues Grafikfenster zu öffnen. Mithilfe von Low-level Grafikfunktionen kann man nur neu Grafikelemente in ein bereits geöffnetes Grafikfenster hinzufügen. Die wichtigsten High-level Grafikfunktionen sind in nachfolgender Tabelle zusammengefasst.

Funktion	Beschreibung
`plot()`	generische Funktion mit vielen Methoden
`barplot()`	Stabdiagramm
`boxplot()`	Boxplot
`contour()`	Höhenlinien-Plot
`coplot()`	Conditioning-Plot
`curve()`	Funktionen zeichnen
`dotchart()`	''Punkte Plot''
`hist()`	Histogramm
`image()`	Bilder (3. Dim. als Farbe)
`pairs()`	Streudiagramm-Matrix
`persp()`	perspektivische Flächen
`qqplot()`	QQ-Plot

Laut Tabelle eignet sich curve() zum plotten von Funktionen. Daher erzeugen wir die letzte Grafik erneut mit der Funktion curve().

> curve(sin(x), from = 0, to = 8)

Beispiele anhand der iris Daten

Wir betrachten ein paar Beispiele von High-level Grafikfunktionen. Diese wenden wir auf den iris Datensatz an.

> data(iris)
> head(iris)

##   Sepal.Length Sepal.Width Petal.Length Petal.Width Species
## 1          5.1         3.5          1.4         0.2  setosa
## 2          4.9         3.0          1.4         0.2  setosa
## 3          4.7         3.2          1.3         0.2  setosa
## 4          4.6         3.1          1.5         0.2  setosa
## 5          5.0         3.6          1.4         0.2  setosa
## 6          5.4         3.9          1.7         0.4  setosa

Zuerst verwenden wir plot() mithilfe der Formelnotation ~, erzeugen ein Histogramm und erstellen anschließend einen Boxplot.

> par(mfrow = c(2, 2))
> plot(Petal.Length ~ Petal.Width, data = iris)
> plot(Petal.Length ~ Petal.Width, data = iris, pch = as.numeric(Species), 
+      col = as.numeric(Species))
> hist(iris$Petal.Length)
> boxplot(iris$Sepal.Length ~ iris$Species)

Konfigurierbarkeit

Globale Grafikeinstellungen können mit par() festgelegt werden. Einstellungen für eine einzelne Grafik können direkt der Grafikfunktion übergeben werden.

Argument	Beschreibung
`axes`	Achsen sollen (nicht) eingezeichnet werden
`bg`	Hintergrundfarbe
`cex`	Größe eines Punktes bzw. Buchstaben
`col`	Farben
`las`	Ausrichtung der Achsenbeschriftung
`log`	Logarithmierte Darstellung
`lty`, `lwd`	Linientyp, Linienbreite
`main`, `sub`	Grafiküberschrift, -unterschrift
`mfcol`, `mfrow`	mehrere Grafiken in einem Bild
`pch`	Symbol für einen Punkt
`type`	Typ (`l`: Linie, `p`: Punkt, `b`: beides, `n`: nichts)
`xlab`, `ylab`	x-/y-Achsenbeschriftung
`xlim`, `ylim`	zu plottender Bereich in x-/y-Richtung

Farben

Farben können auf verschiedene Art und Weise angegeben werden. Entweder über den Farbnamen (falls bekannt) oder die zugehörige Stelle in der aktuellen Farbpalette. Eine ganze Zahl bezeichnet die Farbe an entsprechender Stelle in der aktuellen Farbpalette.

> palette()

## [1] "black"   "red"     "green3"  "blue"    "cyan"    "magenta" "yellow" 
## [8] "gray"

green3 steht also an der dritten Stelle der Farbpalette. Daher liefen die beiden nachfolgenden Befehle auch das gleiche Ergebnis.

> x <- rnorm(200)
> par(mfrow = c(1, 2))
> plot(x, col = 3)
> plot(x, col = "green3")

Low-level Grafikfunktionen

Mit Low-level Grafikfunktionen können Elemente (wie z.B. Punkte, Linien, Beschriftungen) zu einer bestehenden Grafik hinzugefügt werden. Ebenso können Grafiken initialisiert werden. Sie dienen damit also als Grundlage und zur Erweiterung von High-level Grafiken.

Funktion	Beschreibung
`abline()`	''intelligente'' Linie
`arrows()`	Pfeile
`axis()`	Achsen
`grid()`	Gitternetz
`legend()`	Legende
`lines()`	Linien
`plot.new()`	Grafik initialisieren
`points()`	Punkte
`polygon()`	(ausgefüllte) Polygone
`text()`	Text
`title()`	Beschriftung

Mit points() können wir also Punkte zu einem bereits bestehenden Plot hinzufügen und mit legend() sind wir in der Lage eine Legende anzugeben.

> plot(Sepal.Width ~ Sepal.Length, data = iris, subset = iris$Species=="setosa", 
+      xlim = c(4, 8), ylim = c(1, 6),col = 14)
> points(Sepal.Width ~ Sepal.Length, data = iris, subset = iris$Species == "versicolor",
+        col = "lightgreen")
> points(Sepal.Width ~ Sepal.Length, data = iris, subset = iris$Species == "virginica", 
+        col = "blue")
> legend("topright", legend = c("setosa", "versicolor", "virginica"),
+        pch = c(21, 21, 21), col = c(14, "lightgreen", "blue"))

Weitere Informationen über die grafischen Möglichkeiten in R findet man z.B. auf den Seiten

oder in einem der zahlreichen Bücher zu R.