R语言与医学统计图形【1】par函数

张铁军，陈兴栋等著

R语言基础绘图系统

基础绘图包之高级绘图函数——par函数

基础绘图包并非指单独某个包，而是由几个R包联合起来的一个联盟，比如graphics、grDevices等。

掌握par函数（作为20个主要统计图形函数之一）的主要参数。?par

adj 微调图中字符位置。adj=c(x,y)，相对左下角坐标点，一般不超过1。
bg 绘图区域背景色。par(bg="green")
bty 设置图形边框样式。包含o, l , 7, c, u, ]可选。

bty <- c('o', 'l' , '7', 'c', 'u', ']')
par(mfrow=c(3,2)) #切分画布
for(i in 1:6){
  par(bty=bty[i])
  plot(1:5,main=paste("the bty is",bty[i],sep = ':'))
}

cex 设置图上元素，如文字或符号的缩放倍数。plot(1:5, cex=1:5)。衍生参数：cex.lab, cex.main, cex.sub, cex.axis.
col 设置元素颜色。
family 文本字体。包括serif, sans, mono, symbol。如par(family='serif')即为医学科研论文中常用的times new roman字体。
font 字体样式。包括1, 2, 3, 4分别为正常，粗体，斜体和粗斜体。
las 坐标轴刻度标签样式。包括0,1,2,3，分别为平行于坐标轴，水平，垂直于坐标轴，垂直。
lty 线条样式。包括0,1,2,3,4,5,6，分别为不划线，实线，虚线，点线，点划线，长划线，点长划线。
lwd 线条宽度。用法类似cex。注意：当在par函数中使用lwd时，图形中所有元素（如线条，坐标轴，边框等）的线宽都会改变；若只需图中线条宽度变化，需将lwd加入绘图函数中。

#全局设置线宽
par(mfrow=c(2,3))
for(i in 1:6){
  par(lty=i,lwd=i) #设置不同线型和线宽
  plot(1:5,type = 'l',main = paste('the lty is',i,sep = ':'),
       sub = paste('the lwd is',i,sep = ':'))
}

#仅设置线条宽度
plot(rnorm(50),type = 'l',lwd=2,main = "图中线条宽度为默认的2倍")

mar和mai 设置图形边界空白宽度，用于控制绘图面积大小。接受4个数值向量，分别为图形下、左、上、右的边界宽度。前者默认c(5,4,4,2)+0.1，单位为线宽，后者单位为英寸。
mfrow和mfcol 画布切割。2个元素，几行几列组合。
mgp 坐标轴到画布边缘的距离。后接3个元素分别表示坐标轴标题、刻度标签、坐标轴线到图形的距离，默认mgp=c(3,1,0)
pch 点的形状。包括25种，即1-25，其中15-20可进行颜色填充。


plot(rep(1:5,times=5),rep(1:5,each=5),pch=1:25,
     cex=1.5, bty='l', xlim = c(1,5.4),
     xlab = '',ylab = '',main = '25种不同点型')

#低级绘图函数，图中添加文本
text(rep(1:5,times=5)+0.15,rep(1:5,each=5),
     labels = 1:25, col = 'red')

srt 图中字符串旋转角度。

plot(1:25,pch=1)
text(x=c(5,10,20),y=c(7,15,10),col = 'red',
     labels = c("R","China","Love"),
     srt=30)

tck和tcl 设置坐标轴刻度线的高度。tck是与图形宽度和高度的比例值（-1到1之间），tcl是与文本行高的比例值。负值表坐标轴刻度向外，正值表示向内。

par(mfrow=c(1,2))
plot(1:10,tck=0.03,main = 'tck=0.03') #刻度线朝内
plot(1:10,tck=-0.03,main = 'tck=-0.03') #刻度线朝外

usr 限定画布大小，usr=c(x1,x2,y1,y2)，分别表示x轴左、右极限，y轴的下、上极限的矩形区域。
xaxt和yaxt 设置坐标轴样式，默认标准样式为s。若不需要坐标轴或需自定义坐标轴，可设置n，即不绘制刻度及标签，但仍有一条刻度线。
xlog和ylog 坐标轴取值log转换。
fig 取值fig=c(x1,x2,y1,y2)，配合new=TRUE参数，用于在当前图形上添加新的图形。

x <- rnorm(1000)
#QQ图
qqnorm(x) 
#添加正态拟合线
qqline(x,col="red") 
#设置参数，新图形位置
op <- par(fig=c(0.02,0.5,0.5,0.98),new=TRUE)
  #0.02表示新图形左边框与原图左边框的距离是原图宽度的2%
  #0.5表示新图形右边框与原图左边框的距离是原图宽度的50%
  #0.5表示新图形下边框......下................高度的50%
  #0.98表示.....上..........下......................98%

#绘制新图形直方图
hist(x,probability = T,col = 'light blue',
     xlab='',ylab='',main = '',axes = F)
#添加概率密度曲线
lines(density(x),col="red",lwd=2)
#新图形加边框
box()
#释放par参数
par(op)

xpd 设置绘图区域大小。包括TRUE, FALSE, NA，FALSE代表绘图区域，即图形中点线条等元素所占面积；TRUE代表图形区域，即图形占地面积；NA代表设备区域，即Rstudio中的plots窗口面积。

坐标轴、标题等元素在图形区域，而非绘图区域。这个参数作用就是实现设定绘图区域大小，方面我们在绘图区域外部添加额外内容。

par(omi=c(0.1,0.1,0.2,0.2),mai=c(2,2,1,2),xpd=NA)
  #omi参数定义图形区域与设备区域间的距离（英寸）。
  #mai参数定义绘图区域与图形区域间的距离（英寸）。
plot(1:10)
text(3,-5,'绘图区域外添加的文字')
text(-0.5,12,'A',cex = 3,family='serif')

科研论文中版面图（panel plot）的应用：即一张画布分布多张图。

#上下排布
#图A，上半边绘图区域
par(omi=rep(0,4),mai=c(3.5,1,1,1),xpd=NA)
plot(1:10)
text(-0.5,12,'A',cex = 2,family='serif')
#图B，下半边绘图区域
par(new=TRUE,mai=c(1,1,3.5,1))
plot(1:10)
text(-0.5,12,'B',cex=2,family='serif')

#左右排布
#mai下左上右
#图A，左半边绘图区域
par(omi=rep(0,4),mai=c(1,1,1,5),xpd=NA)
plot(1:10)
text(-0.5,12,'A',cex = 2,family='serif')
#图B，右半边绘图区域
par(new=TRUE,mai=c(1,5,1,1))
plot(1:10)
text(-0.5,12,'B',cex=2,family='serif')

ask 逻辑参数。设为TRUE时，一次展示一张画布显示一张图。若为FALSE，所有图一闪而过。

以上par函数的22个参数较为常用。大部分可直接在高级绘图函数中使用，等同par()使用；部分参数只能在par中设置和使用，包括ask, fig, fin ,lheight, mai, mar, mfcol, mfrow, mfg, new, oma, omd, omi, pin, plt, ps, pty, usr, xlog, ylog。

注意：
par函数对图形参数的改变是永久性的，即在R关闭前，par函数对每张图都起作用。以下方法解决永久性改变问题：

1.将所有参数保存为一个实名对象，待图形绘制完毕后，再释放实名对象。

op <- par(fig=c(0.02,0.5,0.5,0.98),new=TRUE)
hist(x,probability = T,col = 'light blue',
     xlab='',ylab='',main = '',axes = F)
lines(density(x),col="red",lwd=2)
box()
#释放par参数
par(op)

2.图形绘制完成后，调用dev.off关闭绘图框。