R語言之可視化①誤差棒

本教程介紹如何使用R軟件和ggplot2包創建帶有誤差棒的圖形。 可以使用以下函數創建不同類型的錯誤欄：

geom_errorbar（） geom_linerange（） geom_pointrange（） geom_crossbar（） geom_errorbarh（）

準備數據 使用ToothGrowth數據。 它描述了維生素C對豚鼠牙齒生長的影響。 使用三種劑量水平的維生素C（0.5mg,1mg和2 mg）和兩種遞送方法[橙汁（OJ）或抗壞血酸（VC）]中的每一種：

> library(ggplot2)
> df <- ToothGrowth
> df$dose <- as.factor(df$dose)
> head(df)
   len supp dose
1  4.2   VC  0.5
2 11.5   VC  0.5
3  7.3   VC  0.5
4  5.8   VC  0.5
5  6.4   VC  0.5
6 10.0   VC  0.5

len：齒長 dose：劑量單位爲mg（0.5,1,2） supp：補充類型（VC或OJ） 在下面的示例中，我們將繪製每組中Tooth長度的平均值。 標準差用於繪製圖形上的誤差線。首先，使用下面的輔助函數將用於計算每組感興趣變量的均值和標準差。

#+++++++++++++++++++++++++
# Function to calculate the mean and the standard deviation
# for each group
#+++++++++++++++++++++++++
# data : a data frame
# varname : the name of a column containing the variable
#to be summariezed
# groupnames : vector of column names to be used as
# grouping variables
data_summary <- function(data, varname, groupnames){
  require(plyr)
  summary_func <- function(x, col){
    c(mean = mean(x[[col]], na.rm=TRUE),
      sd = sd(x[[col]], na.rm=TRUE))
  }
  data_sum<-ddply(data, groupnames, .fun=summary_func,
                  varname)
  data_sum <- rename(data_sum, c("mean" = varname))
  return(data_sum)
}
df2 <- data_summary(ToothGrowth, varname="len", 
                    groupnames=c("supp", "dose"))
# Convert dose to a factor variable
df2$dose=as.factor(df2$dose)
head(df2)

• 向條形圖添加誤差線

函數geom_errorbar（）可用於生成誤差棒：

library(ggplot2)
# Default bar plot
p<- ggplot(df2, aes(x=dose, y=len, fill=supp)) + 
  geom_bar(stat="identity", color="black", 
           position=position_dodge()) +
  geom_errorbar(aes(ymin=len-sd, ymax=len+sd), width=.2,
                position=position_dodge(.9)) 
print(p)
# Finished bar plot
p+labs(title="Tooth length per dose", x="Dose (mg)", y = "Length")+
  theme_classic() +
  scale_fill_manual(values=c('#999999','#E69F00'))

• 使用線圖繪製誤差棒

# Default line plot
p<- ggplot(df2, aes(x=dose, y=len, group=supp, color=supp)) + 
  geom_line() +
  geom_point()+
  geom_errorbar(aes(ymin=len-sd, ymax=len+sd), width=.2,
                position=position_dodge(0.05))
print(p)
# Finished line plot
p+labs(title="Tooth length per dose", x="Dose (mg)", y = "Length")+
  theme_classic() +
  scale_color_manual(values=c('#999999','#E69F00'))

• 使用點圖繪製誤差棒

p <- ggplot(df, aes(x=dose, y=len)) + 
  geom_dotplot(binaxis='y', stackdir='center')
# use geom_crossbar()
p + stat_summary(fun.data="mean_sdl", fun.args = list(mult=1), 
                 geom="crossbar", width=0.5)
# Use geom_errorbar()
p + stat_summary(fun.data=mean_sdl, fun.args = list(mult=1), 
                 geom="errorbar", color="red", width=0.2) +
  stat_summary(fun.y=mean, geom="point", color="red")

# Use geom_pointrange()
p + stat_summary(fun.data=mean_sdl, fun.args = list(mult=1), 
                 geom="pointrange", color="red")

使用函數geom_dotplot（）和stat_summary（）：

平均值+/- SD可以添加爲誤差條或點範圍：