在科研探索与数据可视化的交汇点，寻找一种既能精准传达数据精髓，又能激发读者视觉兴趣的方法，始终是科研工作者追求的目标。今天，我们将跟随Nature杂志的作图风格，踏入R语言ggplot2的绘图殿堂，深度解析如何绘制一张集美学与科学于一体的箱线图叠加蜂群图。这种图表组合不仅能够有效展示数据的分布特征，还能通过细节点的叠加，揭示出隐藏在数据背后的故事。让我们一同开启这场视觉与智慧的双重盛宴。
引言
在数据分析的广阔舞台上，箱线图与蜂群图如同两位默契的舞者，各自以其独特的舞步展现着数据的魅力。箱线图以其简洁明了的线条勾勒出数据的分布情况，而蜂群图则通过密集的点云揭示了数据点的具体位置和分布规律。当两者巧妙结合，便形成了一幅既宏观又微观、既整体又细节的完美画卷。本文将详细介绍如何使用R语言的ggplot2包，绘制出这样一张令人耳目一新的箱线图叠加蜂群图。
R语言与ggplot2简介
R语言，作为统计计算和图形表示的强大工具，凭借其丰富的包资源和灵活的编程能力，在数据科学领域占据了举足轻重的地位。ggplot2作为R语言中最为流行的绘图包之一，以其基于图形语法的绘图理念，让复杂图形的构建变得简单而优雅。本文将充分利用ggplot2的这些特性，带领读者一步步绘制出箱线图叠加蜂群图。
数据准备
为了演示，我们将使用R中自带的mtcars数据集，该数据集包含了32辆汽车的多个性能指标。为了简化示例，我们将选取其中的mpg（每加仑英里数）和cyl（气缸数）两个变量进行可视化。这两个变量分别代表了汽车的油耗和气缸数，是评估汽车性能的重要指标。
绘制箱线图
首先，我们单独绘制一个箱线图来展示不同气缸数下汽车的油耗分布：
R复制代码
| library(ggplot2) |
| ggplot(data = mtcars, aes(x = factor(cyl), y = mpg)) + |
| geom_boxplot(fill = "lightblue", color = "black") + |
| theme_minimal() + |
| labs(title = "不同气缸数下的汽车油耗分布", |
| x = "气缸数", |
| y = "每加仑英里数") |
这段代码创建了一个基本的箱线图，清晰地展示了不同气缸数对应的油耗分布情况。
叠加蜂群图
接下来，我们在箱线图的基础上叠加蜂群图，以展示每个气缸数下各辆汽车的具体油耗值：
R复制代码
| ggplot(data = mtcars, aes(x = factor(cyl), y = mpg)) + |
| geom_boxplot(fill = "lightblue", color = "black", alpha = 0.5) + # 调整透明度 |
| geom_jitter(width = 0.2, color = "red", size = 2) + # 叠加蜂群图 |
| theme_minimal() + |
| labs(title = "箱线图叠加蜂群图：不同气缸数下的汽车油耗分布", |
| x = "气缸数", |
| y = "每加仑英里数") |
通过geom_jitter()函数，我们在箱线图的基础上叠加了一层蜂群图。这些红色的点代表了每辆汽车的油耗值，它们通过轻微的随机抖动避免了重叠，从而清晰地展示了每个气缸数下油耗的具体分布情况。同时，通过调整箱线图的透明度（alpha参数），我们使得箱线图与蜂群图能够和谐共存，既保留了箱线图的清晰轮廓，又能清晰看到数据点的分布。
进阶技巧
自定义颜色与主题
ggplot2允许您通过scale_fill_manual()、scale_color_manual()等函数自定义颜色和主题风格。例如，您可以将箱线图的填充颜色改为与数据集主题相符的颜色，或者调整图表的背景色和字体大小等，以符合特定的出版要求或审美偏好。
调整图层顺序
在ggplot2中，图层的顺序决定了它们在图表中的显示顺序。如果您想要改变箱线图和蜂群图的显示顺序，可以通过调整geom_boxplot()和geom_jitter()函数的顺序来实现。不过，在大多数情况下，我们习惯先绘制箱线图作为背景，再叠加蜂群图以展示细节。
添加文本标签
在某些情况下，您可能希望为图表中的特定数据点添加文本标签。这可以通过geom_text()或geom_label()函数实现。但请注意，由于蜂群图中的点数量可能较多，直接添加文本标签可能会导致图表过于拥挤和难以阅读
当然，增加具体的案例可以帮助读者更好地理解如何将箱线图与蜂群图结合使用，并探索不同类型的数据集如何影响最终的可视化效果。以下是一些扩展的案例，旨在展示不同情境下的应用。
案例一：销售数据分析
假设我们有一个销售数据集，包含不同产品类别（如电子产品、服装、家居用品）的月度销售额。我们想要了解各产品类别的销售额分布情况，并查看每个月的具体销售点。
R复制代码
| # 假设sales_data是包含'category'（产品类别）和'sales'（销售额）的数据框 |
| # 这里我们使用模拟数据 |
| set.seed(123) # 为了可重复性 |
| sales_data <- data.frame( |
| category = rep(c("Electronics", "Clothing", "Home Appliances"), each = 12), |
| month = rep(month.abb, 3), |
| sales = rnorm(36, mean = 1000, sd = 300) # 生成模拟销售额数据 |
| ) |
| # 绘制箱线图叠加蜂群图 |
| ggplot(data = sales_data, aes(x = category, y = sales, group = category)) + |
| geom_boxplot(fill = "lightblue", color = "black", outlier.colour = NA) + # 隐藏异常值 |
| geom_jitter(width = 0.2, color = "red", size = 2, alpha = 0.7) + # 蜂群图，调整透明度 |
| facet_wrap(~ month, scales = "free_y") + # 按月份分面，y轴自由缩放 |
| theme_minimal() + |
| labs(title = "各产品类别月度销售额分布", |
| x = "产品类别", |
| y = "销售额") |
在这个案例中，我们使用了facet_wrap()函数来按月份对数据进行分面展示，以便更清晰地看到每个月份内各产品类别的销售额分布情况。同时，通过调整蜂群图的透明度（alpha），我们可以更好地观察到箱线图与蜂群图之间的叠加效果。
案例二：学生成绩分析
考虑一个学生成绩数据集，包含不同班级（如A班、B班、C班）的学生在多个科目（如数学、英语、物理）上的成绩。我们想要比较各班级在各科目上的成绩分布情况，并查看每个学生的具体成绩。
R复制代码
| # 假设scores_data是包含'class'（班级）、'subject'（科目）和'score'（成绩）的数据框 |
| # 这里我们使用模拟数据 |
| set.seed(456) |
| scores_data <- data.frame( |
| class = rep(c("A", "B", "C"), each = 30), |
| subject = rep(c("Math", "English", "Physics"), times = 10), |
| score = rnorm(90, mean = 75, sd = 15) # 生成模拟成绩数据 |
| ) |
| # 绘制箱线图叠加蜂群图 |
| ggplot(data = scores_data, aes(x = interaction(class, subject), y = score)) + |
| geom_boxplot(fill = "lightblue", color = "black", outlier.colour = NA) + |
| geom_jitter(width = 0.2, color = "red", size = 2) + |
| xlab("班级-科目") + |
| ylab("成绩") + |
| ggtitle("各班级在各科目上的成绩分布") + |
| theme_minimal() + |
| theme(axis.text.x = element_text(angle = 45, hjust = 1)) # 旋转x轴标签以便阅读 |
在这个案例中，由于班级和科目组合较多，我们使用了interaction()函数来创建一个新的因子变量，表示班级和科目的组合。这样，每个组合都会在其对应的箱线图中展示成绩分布情况。同时，我们通过旋转x轴标签（axis.text.x），使得图表更加易于阅读。
案例三：客户满意度调查
假设我们进行了一次客户满意度调查，收集了不同年龄段（如18-24岁、25-34岁、35-44岁等）的客户对某个产品的满意度评分（1-5分）。我们想要了解各年龄段客户的满意度分布情况，并查看每个客户的具体评分。
R复制代码
| # 假设satisfaction_data是包含'age_group'（年龄段）和'satisfaction'（满意度评分）的数据框 |
| # 这里我们使用模拟数据 |
| set.seed(789) |
| satisfaction_data <- data.frame( |
| age_group = rep(c("18-24", "25-34", "35-44 http://zhejiang.shtcxxw.cn/news/2.pdf http://gx.news-618.cn/news/6.pdf http://yuansen.hftcbmw.cn/news/1.pdf http://mirui.zjtcbmw.cn/news/3.pdf http://henan.jxtcbmw.cn/news/4.pdf http://hunan.sctcbmw.cn/news/5.pdf http://hntcxxw.cn/gushi/g5_20240226210443.pdf http://hntcxxw.cn/gushi/5_20240227101146.pdf https://www.bilibili.com/read/cv36200844/ https://www.bilibili.com/opus/955805582610137104 https://www.bilibili.com/read/cv36200796/ https://www.bilibili.com/opus/955805359256109094 https://www.bilibili.com/read/cv36200733/ https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4f45c6 https://www.toutiao.com/item/7393580648906261046/ https://www.acfun.cn/a/ac45470904 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058195830997163 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058198829925080 https://bbs.tiancebbs.cn/ http://zulin.china-bbs.com/ http://www.china-bbs.com/ http://360.njtcbmw.cn/ http://shenma.sctcbmw.cn/ http://sogou.jxtcbmw.cn/ http://toutiao.lstcxxw.cn/ http://baidu.cqtcxxw.cn/ http://sina.tjtcbmw.cn/ http://douyin.shtcxxw.cn/ http://kuaishou.zjtcbmw.cn/ http://wz.cqtcxxw.cn/ http://mirui.zjtcbmw.cn/ http://fenglin.hftcbmw.cn/ http://suzhou.ahtcbmw.cn/ https://www.tiancebbs.cn/ https://bbs.tiancebbs.cn/sitemap.xml http://zulin.china-bbs.com/sitemap.xml http://www.china-bbs.com/sitemap.xml http://360.njtcbmw.cn/sitemap.xml http://shenma.sctcbmw.cn/sitemap.xml http://sogou.jxtcbmw.cn/sitemap.xml http://toutiao.lstcxxw.cn/sitemap.xml http://baidu.cqtcxxw.cn/sitemap.xml http://sina.tjtcbmw.cn/sitemap.xml http://douyin.shtcxxw.cn/sitemap.xml http://kuaishou.zjtcbmw.cn/sitemap.xml http://wz.cqtcxxw.cn/sitemap.xml http://mirui.zjtcbmw.cn/sitemap.xml http://fenglin.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://suzhou.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://xx.news-618.cn/sitemap.xml http://sd.news-618.cn/sitemap.xml http://gx.news-618.cn/sitemap.xml http://sk.news-618.cn/sitemap.xml http://rk.news-618.cn/sitemap.xml http://ls.news-618.cn/sitemap.xml http://zf.news-618.cn/sitemap.xml http://ss.news-618.cn/sitemap.xml http://jd.news-618.cn/sitemap.xml http://sh.news-618.cn/sitemap.xml http://www.news-618.cn/sitemap.xml http://www.618xxw.cn/sitemap.xml http://gs.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://nx.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://qh.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://xj.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://gz.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://sd.tjtcbmw.cn/sitemap.xml http://gd.zjtcbmw.cn/sitemap.xml http://zhejiang.shtcxxw.cn/sitemap.xml http://fujian.lstcxxw.cn/sitemap.xml http://hebei.cqtcxxw.cn/sitemap.xml http://henan.jxtcbmw.cn/sitemap.xml http://hunan.sctcbmw.cn/sitemap.xml http://njtcbmw.cn/sitemap.xml http://hftcbmw.cn/sitemap.xml http://www.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://hztcbmw.cn/sitemap.xml http://cd.ahtcbmw.cn/sitemap.xml http://tianjin.hztcbmw.cn/sitemap.xml http://beijing.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://xibai.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://yuansen.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://zhaohang.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://hanyu.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://jinyuana.njtcbmw.cn/sitemap.xml http://kexing.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://defan.hftcbmw.cn/sitemap.xml http://hlj.tjtcxxw.cn/sitemap.xml http://yn.hntcxxw.cn/sitemap.xml http://xz.xztcxxw.cn/sitemap.xml http://nmg.jstcbmw.cn/sitemap.xml http://shanxi.gstcxxw.cn/sitemap.xml http://hubei.lztcxxw.cn/sitemap.xml http://gx.lztcxxw.cn/sitemap.xml http://hn.sytcxxw.cn/sitemap.xml http://ah.hntcxxw.cn/sitemap.xml https://www.tiancebbs.cn/fang/ https://www.tiancebbs.cn/swhf/ https://www.tiancebbs.cn/qdyc/ https://www.tiancebbs.cn/mayi-info.xml https://www.tiancebbs.cn/mayi-category.xml https://www.tiancebbs.cn/mayi-news.xml https://www.tiancebbs.cn/mayi-store.xml https://www.tiancebbs.cn/sitemap.xml https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405057957128962647 https://www.toutiao.com/item/7393336505516786176/ https://www.jianshu.com/p/32a7dbcdc0c4 http://www.wooking.com.cn/topic/628 https://www.acfun.cn/a/ac45468954 http://www.wooking.com.cn/topic/629 https://www.jianshu.com/p/84e345194fca https://www.acfun.cn/a/ac45469035 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405057966394180228 https://caifuhao.eastmoney.com/news/20240719162949026629060 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405057971100188830 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405057990163300729 https://www.toutiao.com/item/7393366553447694883/ https://www.toutiao.com/item/7393347211230216744/ https://www.toutiao.com/item/7393342983891927587/ https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4dd195 https://www.acfun.cn/a/ac45469105 https://www.acfun.cn/a/ac45469336 http://www.wooking.com.cn/topic/630 http://www.wooking.com.cn/topic/631 https://ksfw5566.lofter.com/ https://www.acfun.cn/a/ac45470385 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058156991743026 https://www.toutiao.com/item/7393537678853095975/ https://www.toutiao.com/item/7393541371593802259/ https://www.acfun.cn/a/ac45470426 https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4ed268 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058160502375594 https://www.acfun.cn/a/ac45470472 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058166064022485 https://www.toutiao.com/item/7393547002828620307/ https://www.toutiao.com/item/7393551891956908563/ https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058170811975086 https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4f0be5 https://www.acfun.cn/a/ac45470541 https://www.toutiao.com/item/7393556844934988342/ https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058175547343793 https://www.acfun.cn/a/ac45470618 https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4ef963 https://www.lofter.com/lpost/74aff12e_2bc4ef9ae https://www.acfun.cn/a/ac45470729 https://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309405058182904152122 https://www.toutiao.com/item/7393564235554488871/ |
