16-Graficos.Rmd

Gráficos
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```{r , child = '_global_options.Rmd'}
```


`R` dispone de varias funciones que permiten la
realización de gráficos. Estas funciones se dividen en dos grandes
grupos

-   Gráficos de **alto nivel**: Crean un gráfico nuevo.

    -   `plot, hist, boxplot, ... `

-   Gráficos de **bajo nivel**: Permiten añadir elementos (líneas, puntos, ...) a un
    gráfico ya existente

    -   `points, lines, legend, text, ...`

    -   El parámetro `add=TRUE` convierte una función de nivel alto a bajo.


Dentro de las funciones gráficas de alto nivel destaca la función `plot`
que tiene muchas variantes y dependiendo del tipo de datos que se le
pasen como argumento actuará de modo distinto.


El comando plot
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Si escribimos `plot(x, y)` donde `x` e `y` son vectores, entonces `R`
hará directamente el conocido como **gráfico de dispersión** que
representa en un sistema coordenado los pares de valores $(x,y)$.

Por ejemplo, utilizando el siguiente código
```{r cars1, fig.cap="Gráfico de dispersión de distancia frente a velocidad"}
data(cars)
plot(cars$speed, cars$dist)    # otra posibilidad plot(cars)
```
`r latexfig("cars1")`

El comando `plot` incluye por defecto una elección automáticas de
títulos, ejes, escalas, etiquetas, etc., que pueden ser modificados
añadiendo parámetros gráficos al comando: 

Parámetro  |  Descripción
----------  |  -------------
`type`  |  tipo de gráfico:
\t      |  `p`: puntos, `l`: líneas, `b`: puntos y líneas, `n`: gráfico en blanco, ...
`xlim`, `ylim`  |  límites de los ejes (e.g. `xlim=c(1, 10)` o  `xlim=range(x)`)
`xlab`, `ylab`  |   títulos de los ejes
`main, sub`   |  título principal y subtítulo
`col`  |  color de los símbolos (véase `colors()`)
\t     |  véase `col.axis`, `col.lab`, `col.main`, `col.sub`
`lty`  |  tipo de línea
`lwd`  |  anchura de línea
`pch`  |  tipo de símbolo
`cex`  |  tamaño de los símbolos
`bg`   |  color de relleno (para `pch = 21:25`)

Para obtener ayuda sobre estos parámetros ejecutar `help(par)`.

Veamos algún ejemplo:
```{r cars2, fig.cap="Gráfico de dispersión de distancia frente a velocidad, especificando título y etiquetas de los ejes"}
plot(cars, xlab = "velocidad", ylab = "distancia", main = "Título")
```
`r latexfig("cars2")`

```{r cars3, fig.cap="Gráfico de dispersión de distancia frente a velocidad, cambiando el color y el tipo de símbolo"}
plot(cars, pch = 16, col = 'blue', main = 'pch=16')
```
`r latexfig("cars3")`

## Funciones gráficas de bajo nivel
Las principales funciones gráficas de bajo nivel son:

Función  |  Descripción
-------  |  -----------
`points` y `lines`  |  agregan puntos y líneas
`text`    |  agrega un texto
`mtext`   |  agrega texto en los márgenes
`segments`  |  dibuja línea desde el punto inicial al final
`abline`  |  dibuja líneas
`rect`    |  dibuja rectángulos
`polygon` |  dibuja polígonos
`legend`  |  agrega una leyenda
`axis`    |  agrega ejes
`locator` |  devuelve coordenadas de puntos
`identify`  |  similar a `locator`


## Ejemplos

```{r}
plot(cars)
abline(h = c(20, 40), lty = 2) # líneas verticales discontinuas (lty=2)
# selecciona puntos y los dibuja en azul sólido
points(subset(cars, dist > 20 & dist < 40), pch = 16, col = 'blue') 
```

```{r}
x <- seq(0, 2 * pi, length = 100)
y1 <- cos(x)
y2 <- sin(x)
plot( x, y1, type = "l", col = 2, lwd = 3, xlab = "[0,2pi]", ylab = "", main = "Seno y Coseno")
lines(x, y2, col = 3, lwd = 3, lty = 2)
points(pi, 0, pch = 17, col = 4)
legend(0, -0.5, c("Coseno", "Seno"), col = 2:3, lty = 1:2, lwd = 3)

abline(v = pi, lty = 3)
abline(h = 0, lty = 3)
text(pi, 0, "(pi,0)", adj = c(0, 0))
```

Alternativamente se podría usar `curve()`:
```{r}
curve(cos, 0, 2*pi, col = 2, lwd = 3, 
      xlab = "[0,2pi]", ylab = "", main = "Seno y Coseno")
curve(sin, col = 3, lwd = 3, lty = 2, add = TRUE)
```

## Parámetros gráficos

Como ya hemos visto, muchas funciones gráficas permiten establecer (temporalmente) 
opciones gráficas mediante estos parámetros.
Con la función `par()` se pueden obtener y establecer (de forma permanente) todas las opciones gráficas. 
Algunas más de estas opciones son:

Parámetro  |  Descripción
----------  |  -------------
`adj`  |  justificación del texto
`axes` |  si es `FALSE` no dibuja los ejes ni la caja
`bg`   |  color del fondo 
`bty`  |  tipo de caja alrededor del gráfico
`font` |  estilo del texto 
\      | (1: normal, 2: cursiva, 3:negrita, 4: negrita cursiva)
`las`  |  orientación de los caracteres en los ejes
`mar`  |  márgenes
`mfcol`  |  divide la pantalla gráfica por columnas
`mfrow`  |  lo mismo que `mfcol` pero por filas

Ejecutar `help(par)` para obtener la lista completa.


Múltiples gráficos por ventana
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En `R` se pueden
hacer varios gráficos por ventana. Para ello, antes de ejecutar la
función `plot`, se puede utilizar la función:
```{r, eval=FALSE}
par(mfrow = c(filas, columnas))
```

Los gráficos se irán mostrando en pantalla por filas. En caso de que se
quieran mostrar por columnas en la función anterior se sustituye `mfrow`
por `mfcol`.

Por ejemplo, con el siguiente código se obtiene el gráfico de la
siguiente transparencia.
```{r, results="hold", collapse=TRUE}
par(mfrow = c(2, 3))
plot(cars, pch = 1, main = "pch = 1")
plot(cars, pch = 2, main = "pch = 2")
plot(cars, pch = 3, main = "pch = 3")

plot(cars, col = "red", main = "col = red")
plot(cars, col = "blue", main = "col = blue")
plot(cars, col = "brown", main = "col = brown")
```

Para estructuras gráficas más complicadas véase `help(layout)`.


Exportar gráficos
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Para guardar gráficos, en
Windows, se puede usar el menú `Archivo -> Guardar como` de la ventana gráfica (seleccionando el formato deseado: bitmap, postscript,...) y también 
mediante código ejecutando `savePlot(filename, type)`. 
Alternativamente, se pueden emplear ficheros como dispositivos gráficos. Por ejemplo, a continuación guardamos un gráfico en el fichero *car.pdf*:

```{r, eval=FALSE}
pdf("cars.pdf")   # abrimos el dispositivo gráfico
plot(cars)
dev.off()         # cerramos el dispositivo
```

Con el siguiente código guardaremos el gráfico en formato jpeg:
```{r, eval=FALSE}
jgeg("cars.jpg")  # abrimos el dispositivo gráfico
plot(cars)
dev.off()         # cerramos el dispositivo
```

Otros formatos disponibles son `bmp`, `png` y `tiff`. Para más detalles ejecutar:
```{r, eval=FALSE}
help(Devices)
```

Otras librerías gráficas
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Además de los gráficos estándar, en `R` están disponibles muchas librerías gráficas adicionales:

-   Gráficos Lattice (Trellis)

    -   Especialmente adecuados para gráficas condicionales múltiples.

    -   No se pueden combinar con las funciones estándar.

    -   Generalmente el argumento principal es una formula:

        -   `y ~ x | a` gráficas de `y` sobre `x` condicionadas por `a`

        -   `y ~ x | a*b` gráficas condicionadas por `a` y `b`

    -   Devuelven un objeto con el que se puede interactuar.

-   Más librerías gráficas:

    -   [ggplot2](http://had.co.nz/ggplot2)

    -   [rgl](http://rgl.neoscientists.org)

    -   [rggobi](http://www.ggobi.org/rggobi)


Para más detalles ver [CRAN Task View: Graphics](http://cran.r-project.org/web/views/Graphics.html)

### Ejemplos

```{r}
load("datos/empleados.RData")
library(lattice)
xyplot(log(salario) ~ log(salini) | sexoraza, data = empleados)
# Equivalente a xyplot(log(salario) ~ log(salini) | sexo*minoria, data = empleados)
```
```{r}
library(ggplot2)
ggplot(empleados, aes(log(salini), log(salario), col = sexo)) +
  geom_point() +
  geom_smooth(method = "lm", se = FALSE)

ggplot(empleados, aes(salario, fill = sexo)) +
  geom_density(alpha=.5)
```