如何处理R语言中大量的图表

Question

我有一个for循环，它会产生60个图形。我想将所有这些图形保存在一个文件中。

如果我设置par(mfrow=c(10,6))，则会出现以下错误：Error in plot.new() : figure margins too large

我该怎么做呢？

我的代码如下：

pdf(file="figure.pdf")
par(mfrow=c(10,6))
for(i in 1:60){
  x=rnorm(100)
  y=rnorm(100)
  plot(x,y)
}
dev.off()

- Donbeo

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这应该是什么样子？如果在一个图形设备/图形输出中绘制60个图，那么这将不再可读吗？ - Jen Bohold

我需要一个图表。我不知道它是否可读。至少我可以绘制30个图表的2个文档。但我需要类似于那样的东西。 - Donbeo

抱歉 @gung，我认为你可以迁移这篇帖子。 - Donbeo

你原有的代码似乎是将60个子图挤入一个单一的图中（！）。这样的设计最多也只能算是可怜。@gung提供的答案将会给你60个独立的图。 - gregmacfarlane

Answer 1

您在循环中使用的默认图表未有效利用空间。如果您查看单个图表，您会发现它具有较大的边距，包括轴和边缘之间以及绘图区域和轴文本之间。实际上，这占用了很多空间。

其次，默认的pdf函数创建小页面，大小为7乘7英寸。这不是一个大的绘图纸张。

因此，尝试在7乘7英寸的纸张上绘制10 x 6或12 x 5的图表，就像试图在非常小的空间中挤入很多空白一样。

要成功，您必须查看par的margin-options（mar，mai，oma和omi），可能还有更多。使用以下命令查询文档。

?par

除此之外，您可能考虑不显示所有60个子图的轴文本、刻度线、刻度标签和标题，这样也能节省空间。

但是有人已经为您做了一些工作。看看lattice包或ggplot2，它们有一些制作表格式子图的出色方法。

但还有一个紧迫的问题：您想用60个子图显示什么？

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更新

看到您要做的事情，这里有一个在ggplot2中使用分面绘图的小例子。它使用jrnold的ggthemes中的Tufte主题，稍微修改了一下函数后的行。

library(ggplot2)
library(scales)

#### Setup the `theme` for the plot, i.e. the appearance of background, lines, margins, etc. of the plot.
##   This function returns a theme-object, which ggplot2 uses to control the appearance.
theme_tufte <- function(ticks=TRUE, base_family="serif", base_size=11) {
  ret <- theme_bw(base_family=base_family, base_size=base_size) +
    theme(
      legend.background = element_blank(),
      legend.key        = element_blank(),
      panel.background  = element_blank(),
      panel.border      = element_blank(),
      strip.background  = element_blank(),
      plot.background   = element_blank(),
      axis.line         = element_blank(),
      panel.grid = element_blank())
  if (!ticks) {
    ret <- ret + theme(axis.ticks = element_blank())
  }
  ret
}

## Here I modify the theme returned from the function,
theme <- theme_tufte() + theme(panel.margin=unit(c(0,0,0,0), 'lines'),     panel.border=element_rect(colour='grey', fill=NA))
## and instruct ggplot2 to use this theme as default.
theme_set(theme)

#### Some data generation.
size = 60*30
data <- data.frame(x=runif(size), y=rexp(size)+rnorm(size), mdl=sample(60,size, replace=TRUE))

#### Main plotting routine.
ggplot(data, aes(x,y, group=mdl)) ## base state of the plot to be used on all "layers", i.e. which data to use and which mappings to use (x should use x-variable, y should use the y-variable
  + geom_point()                  ## a layer that renders data as points, creates the scatterplot
  + stat_quantile(formula=y~x)    ## another layer that adds some statistics, in this case the 25%, 50% and 75% quantile lines.
  + facet_wrap(~ mdl, ncol=6)     ## Without this, all the groups would be displayed in one large plot; this breaks it up according to the `mdl`-variable.

在使用 ggplot2 时的常见难题是将所有数据重组成数据框架。对于这个任务，reshape2 和 plyr 包可能会很有用。 针对您的情况，我想象中您创建子图的函数既计算了估计值，又创建了绘图。这意味着您需要将函数拆分为计算估计值并将其返回到 data.frame，然后将其整合并传递给 ggplot。

- MrGumble

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感谢您的回答。我有一个由60个模型组成的家族，我必须在每个模型上比较一种估计方法。唯一比较结果的方法是图形化的方式。最终，我必须在论文中报告这些图形。 - Donbeo

这似乎是最简单的方法。你能否更好地解释一下？假设只有两个图：a=rnorm(10) b=a*a c=rnorm(20) d=c 如果我想要绘制(a，b)和(d，c)怎么办？ - Donbeo

ggplot2中的分面图旨在当所有子图的相应轴相同时使用。您所要求的不适用于分面，因为您想并排比较2 x 2个变量。在这种情况下，您应该使用par(mfcol)选项或layout函数。 - MrGumble

好的，谢谢我懂了。最后一个问题：如何在同一张图中同时绘制线图和直方图？ - Donbeo

请在一个新问题中提出这个问题；然后您可以提供更多的细节，例如它是R的本地plot还是ggplot，数据的外观，代码等。 - MrGumble

Answer 2

将绘图输出为pdf文件：

X = matrix(rnorm(60*100), ncol=60)
Y = matrix(rnorm(60*100), ncol=60)

pdf(file="fileName.pdf")
  for(j in 1:60){
    plot(X[,j], Y[,j])
  }
dev.off()

- gung

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在这个循环中，您还可以使用par(4,4)或类似的东西，在一页上输出多个图。 - Zach

抱歉，但为什么它应该起作用？我已经在使用PDF格式了。你是在说 par(mfrow=c(2,2)) 吗？ - Donbeo

Answer 3

为了在页面或文档上放置许多图表（我创建过包含成千上万个图表的图像），将工作分开使用比较方便——R 负责单独创建图表，而其他软件则更适合于排列各种元素。如果这让你想起了电子表格或文字处理表格，那么我们的想法是一致的。

这张页面截图来自 PDF 文件，包含 200 多个统计图形。虽然它已经被大幅缩小（到名义大小的 40%）以遮盖专有数据，但原始文件具有与原始 R 图形相同的所有细节，可以轻松缩放至 1600%。

两种机制都运作得相当不错。对于数百个图表，一个导入和重新排序一组位图图像文件（.emf 或 .wmf）到 Word 文档中的小宏就足够了。为了获得更好的控制，我会转向类似的 Excel 宏。它由一个只包含列标题和行标题的空工作表驱动。（您可以在左侧和顶部看到它们。）该宏删除该工作表上除格式之外的所有内容，然后将每个可能的行和列标题组合成一个文件名，如果找到该文件，则将其导入到相应的单元格中。对于几千个图像，整个操作只需要几秒钟。

显然，R 和其他软件之间的这种通信机制很原始，只由一组具有标准命名约定的图像文件组成。但实现所有这些所需的代码很简短（尽管需要根据每种情况进行自定义），而且它可靠地工作。例如，如果将绘图代码封装在一个函数中，那么它将在循环内调用以创建许多类似的图表。在该函数的末尾添加几行代码以将图表保存到文件中，类似于以下内容：

path <- "W: <whatever>/"                # Folder for the output files
ext <- "wmf" # or "emf" or "png" or ... # Format (and extension) of the output
...
if (save) {
  outfile <- paste(path, paste(munge(well), munge(parm), sep="_"), sep="/")
  outfile <- paste(outfile, ext, sep=".")
  savePlot(filename=outfile, type=ext)
}

在这种情况下，每个绘图都由两个循环变量 well 和 parm 识别，它们都是字符串（对应于列和行标题）。创建可接受文件名的函数仅剥离标点符号，并用一个无害的占位符替换。

munge <- function(s) gsub("[[:punct:]]", "_", s)

一旦这些图像被导入到Word、Excel或其他你喜欢的地方，就很容易重新组织它们，放置其他材料周围等等，然后以PDF格式打印结果。

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创建这些非常大的“小多个”（按照Tufte的术语）有一定的技巧。尽可能遵循Tufte的增加数据：墨水比率的原则，通过抹去不必要的材料来帮助清晰地呈现图形模式，即使在将表格大大缩小以便一次性理解所有行和列时，也能让图形模式清晰可见。虽然前面的图形是一个不好的例子，但单独的图形必须有坐标轴、网格线、标签等等，以便在缩放时可以详细阅读，但这种方法揭示模式的力量即使在这个规模下也是显而易见的。使图形可比较是至关重要的。在这个例子中，由于是时间序列，每个图都具有相同的x轴范围；在每一行（对应不同类型的观察）内，y轴的范围都是相同的；并且所有的颜色方案和符号化方法都是相同的。

- whuber

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很高兴你提到了Tufte。 另外，同样的想法也适用于LaTeX：将每个子图输出为pdf或ps文件，并编写一个脚本来编写插入所有图形到表格或子图中的LaTeX代码。 - MrGumble

@MrGumble 很高兴知道这可以在LaTeX中完成。 Excel解决方案特别好的地方是它的即时交互性：您可以重新排序行和列，剪切和粘贴它们之间，调整它们的大小（这会导致单元格中的图像相应地调整大小），格式化它们（这就是我图中粉色突出显示的原因）等等。我不认为LaTeX有任何这样的所见即所得能力。 - whuber

Answer 4

对于这种问题，有一个非常简单的解决方案，我发现设置一个大的“Windows”设备可以使窗口足够大以适应许多用途。

windows(50,50)
par(mfrow=c(10,6))
for(i in 1:60){
  x=rnorm(100)
  y=rnorm(100)
  plot(x,y)
}

或者在我的情况下，

windows(20,20)
plot(Plotting_I_Need_In_Rows_of_4, mfrow=c(4,4))

- David Manheim

Answer 5

你也可以使用knitr。虽然它不能立即转换为基本图形（而且我现在必须运行），但使用ggplot很容易。

\documentclass{article}

\begin{document}

<<echo = FALSE, fig.keep='high', fig.height=3, fig.width=4>>=
require(ggplot2)
for (i in 1:10) print(ggplot(mtcars, aes(x = disp, y = mpg)) + geom_point())
@


\end{document}

以上代码将生成一个漂亮的多页PDF，其中包含所有图表。

- Gregor Thomas