R語言繪製cluster error bar plot @ 晨晰統計部落格新站（統計、SPSS、BIG DATA討論園地）

筆者最近在幫客戶分析案子的時候遇到了一個畫圖的問題，後來測試了許多做法，最後找到用R來解決此畫圖問題。筆者手上的資料如下圖所示，包含了五個欄位，其中Mean, Lower, Higher是事先計算好的統計結果，Mean是點估計值，Lower跟Higher分別是95%信賴區間跟Mean之間的距離，因為是假設常態分佈的情況，因此Lower跟Higher會剛好一樣。

筆者想透過已經算好的統計結果繪製散佈圖+誤差線(error bar)的圖，如果是筆者平常的作法，會直接用excel的散佈圖並加上誤差線，可以快速的得到下圖，X軸就是上述資料當中的Pair欄位，一共會有28組，Y軸就是Mean, Lower, Higher的值，其中圖形上的方框是Mean，兩個端點的線條則是Mean減去Lower, Mean加上Higher，因為筆者的資料有三種Score (iscore, tiscore, iIFTA)，而且會希望在同一張圖上面去比較三種Score，這就有點困難了，因為每一組Pair上方要有三條線，筆者有試著讓散佈圖去抓取不同X軸，讓另外兩組的線有平移的效果，但如果只有少數的Pair，用這個方式的確可以得到筆者想要的效果，但筆者目前的例子有28組Pair，當Pair的數量增加後，平移的效果越到後面的Pair，會出現線條跟點重疊的狀況，不管怎樣調整平移的距離，都還是無法得到筆者想要的效果，因此筆者最後借助R語言去得到想要的效果。

筆者接下來將步一步的介紹如何透過R語言的指令來去完成下圖的成果，首先，需要先確認是否已經安裝了”ggplot2”這個package，這個package主要是用於將統計結果可視化的模組，在繪圖之前，為了讓之後圖形上的字型是筆者想要的，會用到windowsFonts(BL = windowsFont(“Calibri”)) #改字型，筆者將Calibri這個字型儲存至一個BL的物件，之後可以呼叫BL這個物件將圖形變更成Calibri這個字體。接下來筆者透過以下三行指令將初步的圖形給繪製出來，如下圖的1A。利用ggplot讀取要用來畫圖的資料(data)，其中X軸是Pair，Y軸是Mean，每一個Pair 會根據不同Score分成三條線ggplot(data, aes(Pair, Mean, color = Score))，利用ggplot中的geom_point針對點做設定，shape指的是點的形狀(不同號碼代表不同的形狀，如下圖所示)，

size則是點的大小，但這當中最重要的指令是position = position_dodge(width = 0.9)，因為這個指令讓同一個Pair下的三種Score的點不會重疊在一起，會平均分散在同一個Pair下(類似excel下散佈圖平移的效果)，因此可以創造出筆者需要的效果。

geom_point(position = position_dodge(width = 0.9),shape=15,size=2)

利用ggplot中的geom_errorbar去產生誤差線，ymin指的是每一條誤差線的下界是多少，筆者這邊是設定Mean減去Lower，同理ymax則是每一條誤差線的上界，筆者這邊是設定Mean加上Higher，aes中的width=0.5，則是設定誤差線端點的寬度。這邊一樣要設定position = position_dodge(width = 0.9)，這邊的設定會跟上述點的設定一致，同一個Pair下的三種Score誤差線不會重疊在一起，會平均分散在同一個Pair。

geom_errorbar(aes(Pair, ymin = (Mean - Lower), ymax = (Mean + Lower),width=0.5), position = position_dodge(width = 0.9))

原則上執行完上述三行的指令，已經可以得到筆者想要的cluster error bar chart的效果，接下來的步驟則是圖形的優化，最後可以得到圖1B的成品。

圖形美化步驟如下：

1.去掉背景的灰色：theme_bw()
2.去掉背景的網格線：theme(panel.grid = element_blank())
3.不要圖例：theme(legend.position =“none”)
4.加入水平虛線(y軸=0.4)且線條類型為虛線(dashed)，下圖是其他線條的類型：geom_hline(aes(yintercept = 0.4), linetype=”dashed”)

5.設定Y軸的範圍(-0.1到0.7)，且區間為每0.1：scale_y_continuous(limits=c(-0.1, 0.7), breaks =seq(-0.1,0.7,by=0.1))
6.設定error bar的線條以及點的顏色(顏色可以根據色盤去定義，可去網路搜尋色盤：https://www.toolskk.com/color) scale_color_manual(values=c(“#E00000”, “#2626FF”, “#A830FF”))
7.去除X軸的標題：xlab(NULL)
8.去除Y軸的標題：ylab(NULL)
9.去掉圖形外框：theme(panel.border = element_blank())
10.把X軸跟Y軸框線加回去，並設定成黑色(這邊的顏色也可以根據色盤去定義)：theme(axis.line = element_line(colour = “Black”))
11.調整座標字形(根據一開始設定的BL物件)及字體大小(14號字)：
theme(axis.text.x = element_text(family = “BL”, size=14),
axis.text.y = element_text(family = “BL”, size=14))

參考資料：

上述例子完整語法：

library(ggplot2)

library(haven)

data <- read_sav("D:/data.sav")

#改字體

windowsFonts(BL = windowsFont("Calibri"))

ggplot(data, aes(Pair, Mean, color = Score))+

geom_point(position = position_dodge(width = 0.9),shape=15,size=2)+

geom_errorbar(aes(Pair, ymin = (Mean - Lower), ymax = (Mean + Lower),width=0.5), position = position_dodge(width = 0.9))+

#去掉背景的灰色

theme_bw()+