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R语言boxplot函数深入讲解

2024-04-02 19:55

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箱线图简介

箱线图又称箱形图或盒须图，该图是由5个特征值绘制而成的图形。

5个特征值是变量的最大值、最小值、中位数、第1四分位数和第3四分位数。

连接两个分位数画出一个箱子，箱子用中位数分割，把两个极值点与箱子用线条连接，即成箱线图。

R中绘制箱线图的函数boxplot

（1）基本用法

boxplot(x, ...)

（2）公式形式的用法

boxplot(formula, data = NULL, ..., subset, na.action = NULL, drop = FALSE, sep = ".", lex.order = FALSE)

（3）默认用法

boxplot(x, ..., range = 1.5, width = NULL, varwidth = FALSE, notch = FALSE, outline = TRUE, names, plot = TRUE, border = par("fg"), col = NULL, log = "", pars = list(boxwex = 0.8, staplewex = 0.5, outwex = 0.5), horizontal = FALSE, add = FALSE, at = NULL)

主要参数的含义：

x：向量，列表或数据框。

formula：公式，形如y~grp,其中y为向量，grp是数据的分组，通常为因子。

data：数据框或列表，用于提供公式中的数据。

range：数值，默认为1.5，表示触须的范围，即range × (Q3 - Q1)

width：箱体的相对宽度，当有多个箱体时，有效。

varwidth：逻辑值，控制箱体的宽度，只有图中有多个箱体时才发挥作用，默认为FALSE，所有箱体的宽度相同，当其值为TRUE时，代表每个箱体的样本量作为其相对宽度

notch：逻辑值，如果该参数设置为TRUE，则在箱体两侧会出现凹口。默认为FALSE。

outline：逻辑值，如果该参数设置为FALSE，则箱线图中不会绘制离群值。默认为TRUE。

names：绘制在每个箱线图下方的分组标签。

plot ：逻辑值，是否绘制箱线图，如设置为FALSE，则不绘制箱线图，而给出绘制箱线图的相关信息，如5个点的信息等。

border：箱线图的边框颜色。

col：箱线图的填充色。

horizontal：逻辑值，指定箱线图是否水平绘制，默认为FALSE。

boxplot函数用法举例

（1）简单使用情况

统计某中学学生的身高数据如下：

144, 166, 163, 143, 152, 169, 130, 159, 160, 175, 161, 170, 146, 159, 150, 183, 165, 146, 169

绘制其箱线图。

h <- c(144,166,163,143,152,169,130,159,160,175,161,170, 146,159,150,183,165,146,169)

boxplot(h)

结果如下图所示：

简单的箱线图

（2）多组的箱线图

某工厂推行新的工作方法，实验组和对照组（原方法）的工作效率（每小时产量），如下面的数据：

试验组：35, 41, 40, 37, 43, 32, 39, 46

对照组：32, 39, 34, 36, 32, 38, 34, 31

绘制其箱线图。

编写R程序如下：


x <- c(35, 41, 40, 37, 43, 32, 39, 46, 32, 39, 34, 36, 32, 38, 34, 31)

f <- factor(rep(c("试验组","对照组"), each=8)) #定义分组因子

data<- data.frame(x,f) #生成数据框

boxplot(x~f,data)

结果如下图所示：

多组对比箱线图

（3）width参数，border参数和col参数的使用


x <- c(35, 41, 40, 37, 43, 32, 39, 46, 32, 39, 34, 36, 32, 38, 34, 31)

f <- factor(rep(c("试验组","对照组"), each=8))

data<- data.frame(x,f)

boxplot(x~f,data,width=c(1,2), col=c(2,3), border=c("darkgray","purple"))

效果如下图所示：

为箱线图添加颜色等

从图中可以看出，第二个箱线图的宽度是第一个的2倍。各线框的颜色和背景颜色也不同。这主要由width参数、col参数和border参数给定的。

（4）带凹口的箱线图


x <- c(35, 41, 40, 37, 43, 32, 39, 46, 32, 39, 34, 36, 32, 38, 34, 31)

f <- factor(rep(c("试验组","对照组"), each=8))

data<- data.frame(x, f)

boxplot(x~f,data,width=c(1,2), col=c(2,3), notch=TRUE)

如下图所示：