ggboxplot解析

一、ggboxplot概述

ggboxplot是R中的一種圖形，它是由ggplot2包中的boxplot與ggpubr包中的StatBoxplot函數共同實現的。ggboxplot的主要作用是對數據進行離群值（outliers）分析和數據可視化，而且具有更大的靈活性和美觀度。ggboxplot在R語言中是非常常用的圖形，它可以在數據可視化中對於分組數據和多元數據有很好的表現表述。

ggboxplot的實現過程中，boxplot函數給出了基本的箱線圖功能，而ggpubr包的StatBoxplot函數可以對箱線圖的坐標軸和填充顏色進一步進行個性化設置，並允許用戶添加更多的統計信息

二、ggboxplot應用場景

ggboxplot主要用於展示因變數$Y$和自變數$X$的關係，繪製不同分組或分類下$Y$的分布情況，並且可以更加美觀地呈現數據。

ggboxplot通常可以用於以下幾個場景：

1、當有兩個或更多的不同因素$X$，且我們要比較他們與因變數$Y$的關係時，通常可以使用ggboxplot；

2、當要進行離群值分析，識別異常點時，ggboxplot也是一個有力的工具；

3、作為探索性數據分析（EDA）的一種手段，可以用ggboxplot展示出每個變數的基本情況，相對位置和數據離散程度。

三、ggboxplot基本語法

ggboxplot基本語法如下：

# 導入插件包
library(ggplot2)
library(ggpubr)

# ggboxplot基礎
ggboxplot(data, x, y, color, ylab = "y-label", xlab = "x-label", main = "Main Title")

其中，data為數據集；x為自變數列名；y為因變數列名；color為分組依據的列名。其他參數如ylab、xlab和main則是對圖形基礎信息的設置。

四、ggboxplot實例

1、基礎ggboxplot示例

下面的示例展示了如何使用ggboxplot繪製基礎箱線圖：

# 導入插件包
library(ggplot2)
library(ggpubr)

# 數據準備
data("ToothGrowth")
df <- ToothGrowth

# 基礎ggboxplot
ggboxplot(df, x = "dose", y = "len",
          color = "dose", # 分組變數
          ylab = "Length of ToothGrowth", xlab = "Dose",
          main = "Test ggboxplot") + # 箱線圖基礎信息
  ggtitle("Box plot of tooth length by dose") + # 圖形標題
  theme_classic(base_size = 14) # 圖形樣式

執行上述代碼後，可以獲得如下的箱線圖結果：

2、添加顯著性標記

在R中，除了提供常規性描述性統計量之外，我們還可以計算一些高階統計量，例如均值（mean）、標準差（SD）和P值（p-values）等。ggboxplot可以通過向統計圖形中添加統計標記來直觀呈現這些信息。下面的示例展示了如何在ggboxplot中添加顯著性標記：

# 添加顯著性標記
ggboxplot(df, x = "dose", y = "len",
          color = "dose", # 分組變數
          ylab = "Length of ToothGrowth", xlab = "Dose",
          main = "Test ggboxplot") + # 箱線圖基礎信息
  stat_compare_means(aes(group = dose), method = "t.test") +  # 添加顯著性標記
  ggtitle("Box plot of tooth length by dose") + # 圖形標題
  theme_classic(base_size = 14) # 圖形樣式

執行上述代碼後，可以獲得如下的箱線圖結果：

3、調整箱線圖風格

ggboxplot提供了多種箱線圖風格設置，可以通過一些可選的參數對箱線圖進行基本的樣式定製。下面的示例展示了如何通過參數對ggboxplot中的箱線圖風格進行設置：

# 調整箱線圖風格
ggboxplot(df, x = "dose", y = "len",
          color = "dose",
          ylab = "Length of ToothGrowth", xlab = "Dose",
          outlier.shape = 16, # 異常點樣式
          outlier.size = 3, # 異常點大小
          boxsize = 0.3, # 箱子大小
          legend = "top",
          ggtheme = theme_gray(),
          notch = TRUE, # 中位數標記
          notch.lineWidth = 1.2, # 中位數線條寬度
          notch.fill = "blue", # 中位數填充顏色
          mean.symbol = 'square', # 均值標記
          mean.color = 'black', # 均值顏色
          mean.size = 3, 
          mean.linetype = 'dashed', # 均值線型
          mean.show.guides = TRUE, # 均值顯示指引線
          mean.guide.size = 0.2, # 指引線大小
          mean.guide.color = 'red', # 指引線顏色
          ggtitle = "Boxplot of tooth length by dose") + # 圖形標題
  theme_classic(base_size = 14) # 圖形樣式

執行上述代碼後，可以獲得如下的箱線圖結果：

四、總結

通過本文的介紹和實例，我們可以了解到ggboxplot在R語言中的使用方法。ggboxplot主要用於展示因變數$Y$和自變數$X$的關係，繪製不同分組或分類下$Y$的分布情況，並且可以更加美觀地呈現數據。除了基礎ggboxplot，ggboxplot還可以通過添加顯著性標記和調整箱線圖風格來定製評論圖。在使用ggboxplot的過程中，我們需要靈活運用各種參數來調整自定義圖形。最終，ggboxplot成為R語言數據可視化中不可或缺的一部分。