[R 데이터시각화] ggplot

이번 글에서는 R의 데이터 시각화 패키지인 ggplot에 대해 알아보겠습니다. 저번 글에서는 R의 내장 함수인 plot 함수에 대해 다뤘는데요.

따라서 저번 글에서 다룬 plot의 주요 파라미터들에 대해 알고 있다고 가정하고 설명하겠습니다. 잘 모르시는 경우 먼저 해당 글을 참고해주세요! 

1. ggplot 에 대하여..

ggplot2는 R에서 사용되는 강력하고 유연한 그래픽 패키지입니다.

2. ggplot의 주요 객체

ggplot2로 생성된 그림은 R의 객체로 구성되는데요. ggplot의 주요 객체를 살펴보면 다음과 같습니다.

• ggplot 객체: 그래픽을 생성하는 기본 객체입니다.
• 하위 객체 
  • aes 객체: 미적 매핑을 정의하기 위한 객체입니다. 
  • geom 객체: 기하학적 객체를 추가하여 그래프의 형태를 정의합니다.
  • theme 객체 : 그래프의 배경색, 폰트, 선의 종류 등 그래프의 외관이나 레이아웃을 조절하기 위한 객체입니다. 
  • labs 객체: 그래프의 제목이나 축 레이블을 조절하기 위한 객체입니다. 
  • coord 객체: 좌표 시스템을 정의하기 위한 객체입니다.

3. ggplot 설치 및 불러오기

      

      

      

    
    

      <r />
    
# 설치
install.packages("ggplot2")
# 불러오기
library(ggplot2)

4. qplot

qplot은 "Quick Plot"의 줄임말로, ggplot2 패키지에서 제공하는 간단한 그래프 생성 함수 중 하나입니다.  바로 qplot 함수를 통해 plot을 그려보겠습니다. 

      

      

      

    
    

      <r />
    
library(ggplot2)
library(gridExtra)
x <- c(0.5, 1.2, 2.6, 3.2)
y <- c(1.1, 1.6, 3.3, -1.1)
plot1 <- qplot(x, y, main = "title", xlab="x axis", ylab="y axis")
plot2 <- qplot(x, y, main = "geom = \"blank\"", xlab="x axis", ylab="y axis", geom="blank")
grid.arrange(plot1, plot2, ncol = 2) # par(mfrow=c(1,2)) 동일한 기능

• main, xlab, ylab : plot() 함수의 인자와 동일합니다.
•  geom : plot의 타입을 정하는 파라미터로, plot()의 type 역할을 대체합니다. geom에 대해서는 아래에서 자세히 다루겠습니다.
• gridExtra: 여러 개의 그래프를 배열로 표시하거나 조작하는 데 사용하는 패키지입니다.
  • grid.arrange: 여러 개의 grid 그래픽 객체를 하나의 그림으로 배열합니다.

5. geom

geom_point 함수는 산점도를 추가하고, geom_line 함수는 선을 추가합니다.

위에서 생성한 plot2 객체에 산점도와 선을 추가해보겠습니다.

      

      

      

    
    

      <r />
    
qplot(x, y, main = "title", xlab="x axis", ylab="y axis", geom="blank") +
  geom_point(size=2, shape=6, color='blue') +
  geom_line(color='red', linetype=2)

geom_point 의 주요 파라미터

• size: 점의 크기를 설정합니다.
• color: 점의 색상을 설정합니다.
• shape: 점의 모양을 설정합니다. 여러 가지 숫자나 문자열로 표현될 수 있습니다.
• fill: 점의 내부를 채우는 색상을 설정합니다.
• alpha: 점의 투명도를 설정합니다.
• stroke: 점의 테두리 색상을 설정합니다.

geom_line 의 주요 파라미터

• size: 선의 굵기를 설정합니다.
• color: 선의 색상을 설정합니다.
• linetype (lty): 선의 종류를 설정합니다. 예를 들어, 실선("solid"), 점선("dashed") 등이 있습니다.
• alpha: 선의 투명도를 설정합니다.
• group: 그룹을 지정하여 여러 개의 선을 그릴 때 사용합니다.
• inherit.aes: 상위 미적 매핑을 사용할지 여부를 설정합니다.

      

      

      

    
    

      <r />
    
qplot(x, y, main = "title", xlab="x axis", ylab="y axis", geom="blank") +
  geom_hline(yintercept = c(0,2), lty=3) +
  geom_vline(xintercept = c(1,2)) +
  geom_segment(mapping=aes(x=1,y=1,xend=5,yend=1),color="orange")

geom_hline, geom_vline은 각각 가로선과 세로선을 그립니다. (참고로 geom_abline으로 대체가능)

• xintercept: 가로선의 y축 위치를 지정합니다. (geom_hline)
• yintercept: 세로선의 x축 위치를 지정합니다. (geom_vline)

geom_segment는 두 점을 연결하는 선(segment)을 추가합니다.

• x, y: 시작점의 x, y 좌표를 지정합니다.
• xend, yend: 끝점의 x, y 좌표를 지정합니다.

6. aes

aes는 "Aesthetic Mapping(미적 매핑)"의 약자로, 데이터의 변수에 그래프의 시각 속성값을 매핑할 때 사용됩니다.

바로 예제를 통해 알아보겠습니다.

      

      

      

    
    

      <r />
    
x <- 1:10
y <- c(-1,2,5,-2,-3,0,6.2,1.5,-3.4,-8.1)
# 카테고리 나누기
ptype <- rep(NA,length(x=x))
ptype[y>0] <- "over_0"
ptype[y<0] <- "less_0"
ptype[y==0] <- "0"
ptype <- factor(x=ptype)
ptype

# plot
qplot(x,y, color=ptype, shape=ptype) +
  geom_line(mapping=aes(group=ptype))

• ptype : y 데이터의 카테고리(factor) 변수
• ptype의 level에 따라 color, shape, line을 매핑하였습니다.