本公众号R语言和ggplot2笔记系列作品为袁志林老师学员创作，请关注今天二条袁老师组博后招聘启事。
ggplot2绘图基础：
- 1初识ggplot2、基本用法以及如何绘制几何对象
- 2图层的使用——基础、怎样加标签、注释
- 3工具箱——误差线、加权数、展示数据分布
碎碎念ing：终于结束了《ggplot2》的第一部分“Getting Started”，今天开始看第二部分——语法，第四章（Mastering the Grammar）介绍了ggplot2的一些基础语法知识，大概是对前期内容在理论上做一个总结。
建立一个散点图
首先还以“耗油量”数据集（mpg）为例。
library(ggplot2)
mpg
# A tibble: 234 x 11
manufacturer model displ year cyl trans drv cty hwy fl class
<chr> <chr> <dbl> <int> <int> <chr> <chr> <int> <int> <chr> <chr>
1 audi a4 1.80 1999 4 auto(l5) f 18 29 p comp…
2 audi a4 1.80 1999 4 manual(m5) f 21 29 p comp…
3 audi a4 2.00 2008 4 manual(m6) f 20 31 p comp…
4 audi a4 2.00 2008 4 auto(av) f 21 30 p comp…
5 audi a4 2.80 1999 6 auto(l5) f 16 26 p comp…
6 audi a4 2.80 1999 6 manual(m5) f 18 26 p comp…
7 audi a4 3.10 2008 6 auto(av) f 18 27 p comp…
8 audi a4 quattro 1.80 1999 4 manual(m5) 4 18 26 p comp…
9 audi a4 quattro 1.80 1999 4 auto(l5) 4 16 25 p comp…
10 audi a4 quattro 2.00 2008 4 manual(m6) 4 20 28 p comp…
# ... with 224 more rows我们想建立一个展示发动机排量（displ）和高速公路行驶记录每加仑行驶的英里数（hwy）关系的散点图，并用不同颜色标记汽缸变量（cyl）。代码如下：
ggplot(mpg, aes(displ, hwy, colour = factor(cyl))) +
geom_point()You can create plots like this easily, but what is going on underneath the surface? How does ggplot2 draw this plot?
1. 数据的美学映射（Mapping Aesthetics to Data）
散点图到底是啥？你以前见过很多，有可能也用手绘制过。散点图将每个观测值表示为一个点，根据两个变量的值进行定位。除了水平和垂直位置，每个点还具有大小，颜色和形状。这些属性被称为美学（aesthetics），是能在图形上感知的属性。每个美学可以映射到一个变量，或设置为一个常量值。在上图中， displ 映射到横轴上， hwy映射到纵轴上， cyl设置为彩色分类。大小和形状没有映射到变量，但保持其（恒定）默认值。
映射设定好之后，我们可以通过改变函数，画出除了散点图之外的折线图 geom_line()、柱形图 geom_bar()等：
## 折线图
ggplot(mpg, aes(displ, hwy, colour = factor(cyl))) +
geom_line() +
theme(legend.position = "none")
## 柱形图
ggplot(mpg, aes(displ, hwy, colour = factor(cyl))) +
geom_bar(stat = "identity", position = "identity", fill = NA) +
theme(legend.position = "none")这些图虽然语法上是对的，但毫无意义。
点、线和条形都是不同的几何图形，他们组合起来可以有很多种plot：
Named plot | Geom | Others |
Scatterplot | Point | --- |
Bubblechart | Point | Size mapped to a variable |
Barchart | Bar | --- |
Box-and-whisker plot | Boxplot | --- |
Line chart | Line | --- |
有些图是根据实际需要添加的几何图形，他们没有确定的名称，如下：
ggplot(mpg, aes(displ, hwy, colour = factor(cyl))) +
geom_point() +
geom_smooth(method = "lm")2. 标度（Scaling）
实际上，数据集中的数值对计算机没有任何意义。我们需要将它们从数据单位（例如，升，英里每加仑，气缸数量等）转换成计算机可以显示的图形单位（例如，坐标和颜色）。这种转换过程称为Scaling（scales）。
要生成一个完整的图表，需要三个主要元素：
- data：数据
- geom：代表数据的几何图形
- scales and coordinate system：坐标系和标度
复杂化（Adding Complexity)
在普通的散点图中加线条和分面：
ggplot(mpg, aes(displ, hwy)) +
geom_point() +
geom_smooth() +
facet_wrap(~year)以上代码中增加了三个部分
- 分面（facets）
- 多个图层（multiple layers）
- 统计变换（statistics）
平滑图层 geom_smooth()与点图层 geom_point()不同，因为它不显示原始数据，而是显示数据的统计转换。所以，这个过程的形成是在将数据映射到美学之后，传递到统计转换（stat）加以处理。
图层语法的组成（Components of the Layered Grammar）
图表包括了数据、映射、统计变换、几何图形以及位置调整（position adjustment）。
图层 layers
图层由以下五个方面组成（具体见第五章）：
- Data
- Aesthetic mappings.
- A statistical transformation (stat).
- A geometric object (geom).
- A position adjustment.
标度 Scales
标度控制的是从数据到图形属性的映射。下面是几种标度的例子：
（从左到右依次是连续型变量、离散型变量的形状和颜色标度）
（具体见第六章）
坐标系 Coordinate System
坐标系（简称coord）是指数据映射所在的图表平面，位置通常由两个坐标(x, y)决定。
坐标系的不同类型如下图：
（从左到右依次是笛卡尔坐标系、半对数坐标系、极坐标系）
分面 Facetting
（详见第七章）
= = = = = = = = 我是懵懵的分割线 = = = = = = = =
碎碎念2：这一章看下来感觉干货不多，貌似更像是本书中间的一个过渡章节（也可能是我没有get到，不是很懂作者的用意）。囧。最后还是要放上参考资料，镇楼。
参考资料：
Hadley Wickham(2016). ggplot2. Springer International Publishing. doi: 10.1007/978-3-319-24277-4
《R语言应用系列丛书·ggplot2:数据分析与图形艺术》
