📈 [R] 데이터 시각화 - 범례, 좌표축을 그리는 함수

범례를 그리는 함수

legend() 함수

범례는 두 개 이상의 변수를 표현한 플롯에서 변수가 어떻게 표현되었는지를 그 모양으로 설명하는 정보로 legend() 함수를 사용하여 그린다.
범례의 종류는 크게 세 가지가 있다. 첫째는 점을 구분하는 범례로 산점도처럼 점으로 표현하는 플롯에 사용한다. 둘째는 선으로 구분하는 범례로 추세선과 같은 선 그래프에 이용되는 것이다. 이 두가지를 혼합한 형태의 범례도 가능하다. 마지막은 면으로 구분되는 범례로 히스토그램이나 막대 그래프에 이용된다. 점을 사용하는 범례는 pch 인수를, 선을 사용하는 범레는 lty 인수를 이용하는데, 두 가지 인수를 다 사용하면 선과 점을 혼합한 범례를 만들 수 있다. 면을 사용하는 범례는 fill 인수를 이용한다.
범례의 위치를 지정하는 방법에는 세 가지가 있다. 일단 첫 번째는 (x,y) 좌표를 이용하는 방법이고, 두 번째는 위치를 나타내는 문자를 이용하는 방법이다. 마지막으로 세 번째는 locator() 함수를 이용하는 방법으로 첫 번째 방법을 응용한 것이다. locator() 함수가 호출되면 십자가 모양의 마우스 커서가 나타나는데, 플롯 영역을 클릭하면 해당 좌표의 x와 y 값을 반환한다. 그 좌표에 범례를 생성할 수 있기 대문에 사용자가 임의로 빈 공간을 선택해서 범례를 위치시킬 때 사용할 수 있는 아주 유용한 방법이다.

plot(1:10, type = "n", xlab = "", ylab = "", main = "legend")
legend("bottomright", "(x,y)", pch = 1, title = "bottomright")
legend("bottom", "(x,y)", pch = 1, title = "bottom")
legend("bottomleft", "(x,y)", pch = 1, title = "bottomleft")
legend("left", "(x,y)", pch = 1, title = "left")
legend("topleft", "(x,y)", pch = 1, title = "topleft")
legend("top", "(x,y)", pch = 1, title = "top")
legend("topright", "(x,y)", pch = 1, title = "topright")
legend("right", "(x,y)", pch = 1, title = "right")
legend("center", "(x,y)", pch = 1, title = "center")
legends <- c("Legend1", "Legend2")
legend(3, 8, legend = legends, pch = 1:2, col = 1:2)
legend(7, 8, legend = legends, pch = 1:2, col = 1:2, lty = 1:2)
legend(3, 4, legend = legends, fill = 1:2)
legend(7, 4, legend = legends, fill = 1:2, density = 30)
legend(locator(1), legend = "Locator", fill = 1)

좌표축을 그리는 함수

일반적으로 고수준 그래픽 함수를 이용해서 플롯을 그리면 좌표축과 각 축들의 이름이 자동으로 출력되지만, 획일화된 모습으로 출력되기 때문에 사용자가 다른 모양이나 위치에 출력하고자 한다면 저수준 그래픽 함수로 그려야 한다.

axis() 함수

axis() 함수는 side 인수를 이용해서 좌표축을 그릴 위치를 지정한다. 이 함수에서는 outer 인수를 이용해서 바깥 마진에 좌표축을 그리고, line 인수를 사용해서 좌표축을 그릴 라인 위치를 설정할 수 있다. 이는 mtext() 함수와 같다.
col 인수는 좌표축의 선과 틱(ticks) 마크의 색상을 지정하고, col.axis 인수는 틱 마크의 라벨 색상을 지정한다. 만약 두 개의 인수를 동시에 사용할 경우 틱 마크의 색상은 col 인수를 따르고, 틱 마크의 라벨은 col.axis 인수를 따른다. 이 때 tick 인수의 값이 FALSE면 라벨을 표시하고, 틱 마크는 표시하지 않는다. 또 at 인수는 기준점을 정의하고, pos(position) 인수는 좌표축을 마진이 아닌 플롯 영역에 출력하는 위치를 지정한다.

op <- par(no.readonly = TRUE)
par(oma = c(0, 0, 2, 0))
plot(1:5, type = "l", main = " axis", axes = FALSE, xlab = "", ylab = "")
axis(side = 1, at = 1:5, labels = LETTERS[1:5], line = 2)
# tick = F 이므로 col.axis는 의미 없음
axis(side = 2, tick = F, col.axis = "blue")
axis(side = 3, outer = T)
axis(side = 3, at = c(1, 3, 5), pos = 3, col = "blue", col.axis = "red")
axis(side = 4, lty = 2, lwd = 2)
par(op)

기타 저수준 그래픽 함수

grid() 함수

grid() 함수는 좌표평면에 격자를 그린다. 격자를 그리면 좌표 평면의 점들에 대한 지시선으로 작용해서 해당 좌표 값의 위치를 쉽게 파악할 수가 있다.

op <- par(no.readonly = TRUE)
par(mar = c(4, 4, 2, 2), mfrow = c(2, 1))
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch = 16, col = as.integer(iris$Species))
grid()
title("grid()")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch = 16, col = as.integer(iris$Species))
grid(3, 4, lty = 1, lwd = 1.2, col = "blue")
title("grid(3, 4, lty = 1, lwd = 2, col = \"blue\")")
par(op)

첫 번째 그림은 grid() 함수의 기본형으로 격자는 x축과 y축의 틱 마크에 선을 그어 만들어진다. 이때 격자선의 색상은 "lightgray", 선의 유형은 "dotted"로 그려진다. 두 번째 그림에서는 x축에는 3개의 격자, y축에는 4개의 격자를 생성한다. 선의 색상은 파란색, 굵기는 2로 지정된다.

rug() 함수

그래프에 일차원 정보인 러그를 추가하는 함수다. 러그란 데이터들을 일차원의 좌표축에 표시하는 방법으로 자료의 밀도에 따라 띠 모양의 선이 그려진다.

op <- par(no.readonly = TRUE)
par(mar = c(4, 4, 2, 2), mfrow = c(2, 1))
plot(density(quakes$lat), main = "rug(lat)")
rug(quakes$lat)
plot(density(quakes$long), main = "side = 3, col = 'blue', ticksize = 0.04")
rug(quakes$long, side = 3, col = "blue", ticksize = 0.04)
par(op)

위 코드에서 사용한 density() 함수는 데이터의 밀도를 추정하는 함수다. 첫 번째 그림에서는 기본 형태의 러그를 만드는데, 그 위치는 아래쪽 (side 1)에 생성된다. 두 번째 그림에서는 윗쪽(side 3)에 러그를 만들며 선의 색상은 파란색, ticksize는 0.04로 지정한다. 밀도곡선의 높이가 높을수록 러그의 밀도가 크게 출력된다는 것을 알 수 있다. 이차원 플롯보다는 정보가 부족하지만 밀도의 크기를 비교하는 수준의 정보로는 가치가 있다.

chull() 함수

chull() 함수는 좌표 점들이 집합이 주어졌을 때 모든 점을 포함하는 볼록한 테두리 좌표 점들의 원소를 구하는 함수다. chull() 함수는 직접 플롯을 그리지는 않지만, 플롯을 그리는 정보로 이용된다.

set.seed(1)
dot <- matrix(rnorm(200), ncol = 2)
plot(dot)
chull.data <- chull(dot)
polygon(dot[chull.data, ], angle = 45, density = 15, col = "red")
title(main = "Polygon by chull")