2.2　ggplot2图形语法

在R语言中，ggplot2是最受欢迎的拓展工具包之一，也是本书的核心绘图工具之一。该工具包是由Hadley Wickham编写的，其提供一种全新的图形创建方法，将图层（layer）作为绘图的首要考虑对象，通过图形各图层之间的搭配组合，可实现优雅和实用的图形绘制。ggplot2包名称中的“gg”是grammar of graphics（图形语法）的缩写，而所谓的图形语法，简单地说就是将一个统计图形看作从数据到几何对象（geometric object，缩写为geom，包括点、线、条形等）的图形属性（aesthetic attribute，缩写为aes，包括大小、颜色、形状等）的一种映射。

根据ggplot2的绘图理念，一幅完整的插图由数据、美学映射以及几何对象等部分组成，即所有图形都由想要可视化的数据，以及一系列将数据中的变量与图形属性对应的映射（mapping）组成，主要映射组件如下。

● 图层（layer）是ggplot2中的基本组成单元，每个图层都由数据集、映射、几何对象和可选的统计变换（statistical transformation）几个关键要素组成。几何对象定义了要绘制的实际几何形状，例如，点、线、柱状图、箱线图等；统计变换是可选的，简称统计（stat），用于根据数据集进行汇总或转换，例如，可以使用统计变换计算每个组别的平均值、标准差或百分位数，并在图形中显示汇总结果。

● 标度（scale）的主要作用是将要绘制的数据映射到图形空间，如使用颜色（color）、大小（size）、形状（shape）来表示不同的取值。

● 坐标系（coord）主要描述了数据是如何映射到图形所在的平面的，还提供了坐标轴和网格线，方便查看数据。常用的坐标系为笛卡儿坐标系，有时也可以使用其他坐标系，如极坐标系和地理坐标系。

● 分面（facet）确定了如何将数据分解成各个数据子集，以及如何对数据子集进行绘图并按照行、列和网格形式展示结果。分面也称为条件作图或者网格作图。

● 主题（theme）可以实现对非数据元素（如字体大小、图形背景等）的调整，进而实现对统计图形的美化，以及个性化定制的绘制需求。

图2-2-1所示为ggplot2绘图基本语法结构，其中绿色部分为ggplot2绘图必选项，橙色部分为ggplot2绘图可选项。

图2-2-1　ggplot2绘图基本语法结构