[R4DS] [1-1] ggplot2 이란?

1.1 Introduction

 

- ggplot2 : 그래프를 기술하고 구축하는 시스템인 그래픽 문법을 구현함. 

cf) ggplot2의 이론적 토대에 대해 참고하고 싶으면 'The Layered Grammar of Graphics by Hadley Wickham'논문 참조

----https://vita.had.co.nz/papers/layered-grammar.pdf

 

1.1.1 Ready

- tidyverse설치 : R console 창에 다음과 같은 소스코드를 입력한다.

install.packages("tidyverse")

-tidyverse 로드 :

library(tidyverse)

── Attaching core tidyverse packages ─────────────────────────────── tidyverse 2.0.0 ──
✔ dplyr     1.1.4     ✔ readr     2.1.5
✔ forcats   1.0.0     ✔ stringr   1.5.1
✔ ggplot2   3.5.0     ✔ tibble    3.2.1
✔ lubridate 1.9.3     ✔ tidyr     1.3.1
✔ purrr     1.0.2     
── Conflicts ───────────────────────────────────────────────── tidyverse_conflicts() ──
✖ dplyr::filter() masks stats::filter()
✖ dplyr::lag()    masks stats::lag()

- 다음과 같이 tidyverse 핵심 패키지들이 로드됨.

- 패키지는 한 번만 설치하면 되지만 but, 새로운 세션을 시작할 때마다 다시 로드해야 함

1.2 mpg DataFrame

- "엔진이 큰 차가 작은 차보다 연료를 더 많이 소비하는가?"라는 질문을 답하기 위해 그래프를 이용하는 것을 보일것이다.

 

- ggplot2에 있는 mpg Dataframe으로 답을 확인할 수 있음.

    cf) Dataframe? : 변수들(열)과 관측값들(행)의 직사각형 형태 모음

    cf) mpg? : 미 환경보호당국이 수집한 38개의 차 모델들에 대한 관측값들이 포함

- mpg파일을 열기 위해선 다음과 같이 실행가능하다.

mpg

# A tibble: 234 × 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           1.8  1999     4 auto(l5)   f        18    29 p     compact
 2 audi         a4           1.8  1999     4 manual(m5) f        21    29 p     compact
 3 audi         a4           2    2008     4 manual(m6) f        20    31 p     compact
 4 audi         a4           2    2008     4 auto(av)   f        21    30 p     compact
 5 audi         a4           2.8  1999     6 auto(l5)   f        16    26 p     compact
 6 audi         a4           2.8  1999     6 manual(m5) f        18    26 p     compact
 7 audi         a4           3.1  2008     6 auto(av)   f        18    27 p     compact
 8 audi         a4 quattro   1.8  1999     4 manual(m5) 4        18    26 p     compact
 9 audi         a4 quattro   1.8  1999     4 auto(l5)   4        16    25 p     compact
10 audi         a4 quattro   2    2008     4 manual(m6) 4        20    28 p     compact
# ℹ 224 more rows
# ℹ Use `print(n = ...)` to see more rows

- mpg에는 다음과 같은 변수가 존재

displ : 엔진 크기 (단위 : 리터)

hwy : 고속도로에서의 자동차 연비(단위 : 갤런당 마일)

    cf) 같은 거리를 주행할 때, 연비가 낮은 차는 연비가 높은차에비해 연료를 더 많이 소비

- mpg에 대해 더 알고자 한다면 콘솔창에 ?mpg를 실행하여 알수있음 

 

1.3 ggplot 생성하기

- displ을 x축, hwy를 y축에 놓고 플롯을 그려보자 "해당 함수에 대해선 후에 서술한다. "

ggplot(data = mpg) +
	geom_point(mapping = aes(x = displ, y=hwy))

코드를 실행후의 결과

- 이 Plot을 통해 알수 있는 점 : 우하향관계, 즉 displ(엔진 크기)과 hwy(연료)이에 음의 관계가 있음을 시각적으로 알수있음.

- "엔진이 큰 차가 작은 차보다 연료를 더 많이 소비하는가?" 에 대한 질문에 답이 가능하다.

 

1.4 코드 해석

- ggplot2 에서는 ggplot() 함수로 Plot 시작함

- ggplot()을 하게 되면 좌표 시스템이 생성, 레이어를 추가 가능

- ggplot()의 첫 번째 인수 : 그래프에서 사용할 Data set

- geom_point() : 플롯에 점 레이어를 추가하여 산점도를 생성

    cf) ggplot2에선 다양한. geom함수가 제공됨 --> 차후에 차차 알아갈 예정

    cf) geom함수에는 각각 mapping인수가 존재.

    cf) mapping ? : 데이터셋의 변수들이 시각적 속성으로 어떻게 매핑될지 정의

        ---> 해당 인수는 aes()와 쌍을 이름 aes()의 x,y인수는 x,y축으로 매핑될 변수를 지정함 

 

1.5 Graph 작성 템플릿 

ggplot(data = <Data>) + 
	<Geom Function>(mapping = aes(<Mapping>))
    
#<>로 둘러쌓인 부분은 해당되는 데이터 셋, 지옴 함수, 매핑모음으로 교환

 

1.6 연습문제.

Q1) ggplot(data = mpg)을 실행하면 무엇이 나오는가? 

ggplot(data = mpg)

- 다음과 같이 빈 Plot이 생성됨

 

Q2) mpg의 행,열의 개수

- # A tibble: 234 × 11 : 즉 행의 개수 : 234개 , 열의 개수 : 11개

 

Q3) drv변수는 무엇을 나타내는가? 

?mpg

- 해당코드를 통해 알아보자.

drv
the type of drive train, where f = front-wheel drive, r = rear wheel drive, 4 = 4wd

- 즉 자동차의 구륜 방식을 표기 

- f : 전륜 구동 차량

- r : 후륜 구동 차량

- 4 : 사륜 구동 차량 

 

Q4) hwy 대 cyl의 산점도를 만드시오 

ggplot(data = mpg) + 
     geom_point(mapping = aes(x = hwy,y = cyl))

 

- x,y의 인수만 바꿔주면 된다. 

- result 

Q5) class 대 drv 산점도를 만들면 어떻게 되는가? 이 Plot이 유용하지 않은 이유를 서술하시오.

 ggplot(data= mpg) +
     geom_point(mapping = aes(x=class,y=drv))

 

- 다음과 같은 산점도가 나오게 되는데 해당 산점도Plot은 어떠한 연관관계도 없기 때문에 유용하지 않다.