在R中xlim/ylim行为让人困惑

Question

R-3.1.1，Win7x64

你好，我有一些数据，其中两个变量被测量，X的取值范围为0至70，Y的取值范围为0至100。我想制作一个简单的散点图。该散点图应该被尺寸化，使得x轴（从0到70）的大小是y轴（从0到100）的0.7倍。

我使用以下代码：

plot.new()
plot(0, 0, asp = 1, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", type = "n")

我很惊讶地看到这个代码生成了下面的图形：

有两件事情不符合我的预期：1）x轴和y轴并没有按照xlim和ylim的限制范围展示。（为什么会这样？） 2）图形几乎是正方形的。

我可以手动调整图形大小，通过调整R窗口或在使用代码之前调整Rstudio窗口大小，但这并不可行，因为我需要绘制大量图形，其中许多具有不同的xlim和ylim大小，并且这些图形后来需要插入预先格式化的报告中（这就是为什么它们需要符合这些精确布局要求）。 我也尝试过使用

dev.new(width = 7, height = 10)

但这也没有帮助。

我的问题是： 1）我如何“强制”图像受限于传递给函数的确切xlim和ylim范围？ 2）如何生成一个具有精确相对尺寸的图像（x轴宽度为y轴长度的0.7倍）？

- Peter Verbeet

Answer 1

asp将覆盖xlim和ylim设置，如果您查看plot的帮助文档，则asp在plot.window的帮助文档中进行了讨论:

 

如果asp是有限正值，则设置窗口使得x方向上的一个数据单位的长度等于asp * y方向上的一个数据单位。

    

请注意，在这种情况下，par("usr")不再由par("xaxs")等决定，而是由asp和设备的纵横比决定。(运行下面的示例后，查看交互式调整绘图设备会发生什么！)

    

特殊情况asp == 1生成距离屏幕上的点之间的准确距离的图。使用asp > 1的值可以在使用纬度和经度时生成更准确的地图。

如@mr.joshuagordon所指出，您可以使用pdf(或者如果您想要位图输出则使用png或jpeg)函数，并调整尺寸以获得所需的纵横比，同时从plot中删除asp参数，以便您可以设置xlim和ylim值。

另一个选择是切换到ggplot2，它使得轴限制和纵横比分别设置变得容易:

library(ggplot2) 

# Some fake data
dat = data.frame(x=c(2,30,50), y=c(10, 60, 90))

# 1 y-unit = 1 x-unit, so the plot area is not square
ggplot(dat, aes(x,y)) +
  geom_point() +
  scale_x_continuous(limits=c(0,70)) +
  scale_y_continuous(limits=c(0,100)) + 
  coord_fixed(ratio=1)  

# 1 y-unit = 0.7 * 1 x-unit, so the plot is square, but the physical distance
# of each x-unit and y-unit are no longer the same
ggplot(dat, aes(x,y)) +
  geom_point() +
  scale_x_continuous(limits=c(0,70)) +
  scale_y_continuous(limits=c(0,100)) + 
  coord_fixed(ratio=70/100)  

更新：以下是如何在基础图形中独立控制xlim，ylim和纵横比的方法: 使用图形参数pin而不是asp来设置绘图区域的物理尺寸。此设置不会影响xlim和ylim的名义值，但会改变1个x单位和1个y单位的物理距离度量。以下是一些示例:

示例1：我们将在一个PDF页面上创建两个面板，每个面板具有不同的纵横比：

# Create a 12" x 6" pdf graphics device 
pdf("test.pdf", width=12, height=6)

# Divide graphics device into two regions, each of which will contain a plot
par(mfrow=c(1,2))

# Left Panel: 5" x 5" plot area (plot region is square, so 1 y-unit = 
# 0.7 * 1 x-unit in terms of physical distance in the plot region)
par(pin=c(5,5))
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n",main='par(pin=c(5,5)')

# Right Panel: 0.7*5" x 5" plot area (so 1 x-unit = 1 y-unit 
# in terms of physical distance in the plot region)
par(pin=c(0.7*5,5))
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n",main='par(pin=c(5,0.7*5)')

dev.off()

示例2：展示如果将pin设置为大于图形设备的大小，您将会收到一个错误。我们将使用默认设备（在我的情况下为RStudioGD）。

par(pin=c(10, 10))
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n",main='par(pin=c(5,4)')

# Get dimensions of the default plot device 
par("din") 

# Create a plot that takes up an area just a bit smaller than the device size
par(pin=par("din")-0.2)
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n",main='par(pin=c(5,4)')

# Create a plot that takes up an area just a bit larger than the device size 
# (we'll get an error this time)
par(pin=par("din") + 0.01)
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n")

> Error in plot.new() : plot region too large

示例3：如果您超出了pdf（或png等）设备的大小限制，将会发生相同的错误：

# Create a 5" x 5" pdf graphics device
pdf("test.pdf", 5,5)
# Create a plot that takes up a little bit less than the device size
par(pin=c(5,5)-0.2)
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n")
dev.off()

# Create a plot that takes up a little bit more than the device size
pdf("test.pdf", 5,5)
par(pin=c(5,5)+0.01)
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), xlab = "", ylab = "", 
     type = "n")
# Gives the following error: Error in plot.new() : plot region too large
dev.off()

- eipi10

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感谢您为@mr.joshuagordon的回答添砖加瓦。这解释了为什么它不起作用，虽然我仍然觉得xlim和ylim需要被asp覆盖是令人困惑的。在我的情况下，我确实需要asp（因为1个x步长恰好等于1个y步长，因为它们代表数据中的米），但我也希望能够将图形限制在我正在使用的数据范围内。感谢您提供ggplot2解决方案，看来我终于要开始学习ggplot2了... - Peter Verbeet

我强烈推荐学习ggplot2。我也曾经避开它一段时间，因为学习新的图形思维方式似乎需要付出很多努力。但实际上并不需要花费太长时间，现在我几乎不再使用基础图形了。 - eipi10

谢谢@eipi10，你非常有帮助。你对答案的更新非常有用，肯定会激励我去学习ggplot2。迄今为止，我抵制它的一个原因是它似乎比基本图形绘制速度慢得多。 - Peter Verbeet

我发现ggplot2也比较慢，但是除非你处理的数据集非常大（至少在我的经验中超过一百万行——好吧，也许一百万行不再算是很大了），否则差异是无法察觉的。但如果这是个问题，只需使用dplyr（或您喜欢的R分割-应用-合并策略）来进行聚合和汇总，然后将摘要数据提供给ggplot2。此外，ggplot2的创建者Hadley Wickham一直在研究快速绘制大型数据集的方法，因此我预计随着时间的推移，任何速度差异都会减少。 - eipi10

很高兴听到这个消息。我很高兴听说Hadley正在努力加快ggplot2的速度。目前来看，我预计学习ggplot2的时间会比ggplot2本身慢一些 :-) - Peter Verbeet

Answer 2

您可以将图形保存为PDF，并指定其大小，方法如下：

pdf("SampleGraph.pdf",width=7,height=10)
plot(0, 0, xlim = c(0, 70), ylim = c(0, 100), asp=NA, xlab = "", ylab = "", type = "n") # change asp to NA
dev.off() # turn off plotting

- mr.joshuagordon

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可以，谢谢。我更喜欢不必写入单独的文件来完成这个操作，但是这确实有效地解决了问题，谢谢！ - Peter Verbeet

Answer 3

绘制图表(...，xaxs = "i"，yaxs = "i")

- Lilli L

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