الدالة plot() في R: الأنواع والألوان وpch ومفاتيح الإيضاح

‏plot() هي دالة الرسم الشاملة في R

للرسم في R استدعِ plot(x, y) بـ متجهين عدديين لهما الطول نفسه. يرسم R نقطة لكل زوج، الأول على المحور الأفقي والثاني على المحور الرأسي، ويسمّي المحاور بأسماء المتغيرات تلقائيًا:

x <- 1:12
y <- c(2, 5, 4, 8, 9, 12, 11, 15, 14, 18, 17, 21)

plot(x, y)

والنتيجة انتشار من اثنتي عشرة دائرة مجوفة تتسلق باطراد مع نمو x. وهذه هي رسوم الدخول كلها: لا حزم تُثبَّت ولا إعدادات. فـ plot() تأتي مع base R، وهي الدالة الكامنة خلف معظم الرسوميات السريعة الاستكشافية.

ولأن مشغّل الشيفرة في هذه الصفحة يعرض المخرجات النصية فقط، فإن استدعاءات الرسم في هذه المقالة مقتطفات ثابتة، فالصقها في RStudio أو أي جلسة R محلية لترى الصور. أما ما تستطيع تشغيله هنا فهو تحضير البيانات. وهي عادة جيدة على أي حال: انظر إلى الأرقام قبل أن ترسمها.

x <- 1:12
y <- c(2, 5, 4, 8, 9, 12, 11, 15, 14, 18, 17, 21)

print(data.frame(x, y))
print(summary(y))

وإذا مررت متجهًا واحدًا فقط، تستخدم plot(y) مواضع الفهارس 1 و2 و3 وهكذا محورًا أفقيًا، وهو مفيد لإلقاء نظرة سريعة على متتالية قياسات.

اختيار نوع الرسم

يحدد الوسيط type كيفية رسم الأزواج:

plot(x, y, type = "p")   # points (the default)
plot(x, y, type = "l")   # a connected line
plot(x, y, type = "b")   # both: points joined by line segments
plot(x, y, type = "h")   # vertical bars from zero, like a spike chart
plot(x, y, type = "s")   # a step function

تحوّل type = "l" الانتشار إلى مخطط خطي، وهو ما تريده لأي شيء مقيس عبر الزمن. وتُبقي type = "b" الملاحظات المفردة مرئية مع إظهار الاتجاه العام. وترسم type = "h" قطعة رأسية رفيعة من الصفر إلى كل قيمة، وترسم type = "s" سلّمًا يُبقي كل قيمة حتى القيمة التالية، وهو مفيد للكميات التي تتغير قفزًا كسعر أو عدّاد مخزون.

العناوين والتسميات والألوان

الرسم بلا تسميات ملاحظة خاصة تكتبها لنفسك. وثلاثة وسائط تصلح ذلك: main للعنوان، وxlab وylab لتسميات المحاور. ويضبط col اللون:

plot(x, y,
     type = "b",
     main = "Monthly signups",
     xlab = "Month",
     ylab = "Signups (thousands)",
     col  = "steelblue")

يقبل col ثلاثة أنواع من القيم:

• ألوان مسمّاة: مثل "red" و"steelblue" و"tomato" و"darkgreen". ويعرف R 657 لونًا منها، فشغّل colors() لسرد كل الأسماء.
• رموز ست عشرية: مثل col = "#2C7FB8"، تمامًا كما في CSS.
• متجه ألوان: لون لكل نقطة، وهكذا تلوّن النقاط حسب المجموعة: col = c("tomato", "steelblue")[group] حيث group عامل.

رموز النقاط بـ pch والأحجام بـ cex وlwd

الدائرة المجوفة الافتراضية مناسبة للاستكشاف لكنها معتمة في أي شيء تعرضه على الآخرين. ويختار pch (اختصار plotting character) الرمز، وهو مرقّم من 0 إلى 25:

plot(x, y, pch = 19)                     # solid circle - the usual choice
plot(x, y, pch = 17)                     # solid triangle
plot(x, y, pch = 21, col = "black",
     bg = "gold")                        # fillable circle: border + fill

ورقمان يستحقان الحفظ. القيمة pch = 19 هي الدائرة المصمتة التي تستخدمها معظم الرسوم النهائية. والقيم pch = 21 حتى 25 هي الرموز القابلة للتعبئة: يلوّن col الحد ويلوّن bg الداخل، فتحصل على نقاط ثنائية اللون.

وللحجم ونمط الخط أقراص ضبط خاصة بها:

• يقيس cex حجم النقطة: فـ cex = 1.5 يجعل النقاط أكبر بمقدار النصف.
• يضبط lwd عرض الخط في type = "l" أو "b": فـ lwd = 2 خط متين واضح.
• يضبط lty نمط الخط: lty = 1 متصل، و2 متقطع، و3 منقّط.

التراكب: ‏points() وlines() وabline()

تبدأ plot() رسمًا جديدًا. وللرسم فوق رسم موجود، استخدم رفيقاتها التي تضيف إلى الرسم الحالي بدل استبداله:

plot(x, y, type = "l", lwd = 2, col = "steelblue",
     main = "Actual vs. target")

points(x, y, pch = 19, col = "steelblue")   # add the observations
lines(x, x * 1.5, lty = 2, col = "gray40")  # add a second series, dashed
abline(h = 10, col = "tomato")              # horizontal reference line at y = 10

‏abline() هي أداة الخطوط المرجعية ولها ثلاثة أوضاع:

• ‏abline(h = 10): خط أفقي عند قيمة محددة على المحور الرأسي.
• ‏abline(v = 6): خط رأسي عند قيمة محددة على المحور الأفقي.
• ‏abline(a = 0, b = 1.5): خط بمقطع a وميل b.

وأفضل حيلها: مرّر إليها نموذجًا معايرًا فترسم لك خط الانحدار عبر abline(lm(y ~ x)). وهذا السطر الواحد يحوّل انتشارًا إلى حجة، ويبني عليه دليل مخطط الانتشار.

وقاعدة واحدة تستحق الاحترام: تُثبَّت حدود المحاور باستدعاء plot() الأول. فإذا امتدت سلسلة متراكبة خارجها، اقتُطعت، لذا اضبط xlim = وylim = في plot() الأصلية بسخاء يكفي لكل ما تنوي إضافته.

إضافة مفتاح إيضاح

حين يحمل الرسم أكثر من سلسلة واحدة، يحتاج إلى مفتاح إيضاح. وتأخذ legend() كلمة موضع وسيطًا أول، مثل "topright" أو "topleft" أو "bottomright" أو "bottomleft" أو "top" أو "bottom" أو "center" (وهذه سلاسل R حرفية، لذا تبقى بالإنجليزية في شيفرتك)، ثم التسميات والأنماط المطابقة:

legend("topright",
       legend = c("Actual", "Target"),
       col    = c("steelblue", "gray40"),
       lty    = c(1, 2),
       pch    = c(19, NA),
       lwd    = 2)

ويجب أن تتحاذى متجهات col وlty وpch مع legend مدخلة بمدخلة، فتأخذ التسمية الأولى اللون الأول وهكذا. واستخدم NA لنمط لا ينطبق على سلسلة ما (فهنا لا نقاط على خط الهدف). وتثبّت الكلمة المفتاحية الصندوق في زاوية من منطقة الرسم، فاختر الزاوية التي تتركها بياناتك فارغة.

لوحات متعددة والحفظ في ملف

لعرض عدة رسوم في شكل واحد، اضبط شبكة الرسم قبل أن ترسم: تقسم par(mfrow = c(1, 2)) الجهاز إلى صف واحد وعمودين، ويملأ استدعاءا plot() التاليان اللوحتين بالترتيب. وأعِد الضبط بـ par(mfrow = c(1, 1)) حين تنتهي، وإلا بقيت الرسوم التالية صغيرة.

ويعمل الحفظ في ملف بتحويل الرسم إلى جهاز ملف بدل الشاشة:

png("signups.png", width = 800, height = 600)

plot(x, y, type = "b", pch = 19, col = "steelblue",
     main = "Monthly signups", xlab = "Month", ylab = "Signups")

dev.off()

كل ما بين png() وdev.off() يحط في الملف، ولا يظهر شيء على الشاشة. ونسيان dev.off() هو الخلل الكلاسيكي، إذ يبقى الملف مقفلًا وفارغًا حتى تغلق الجهاز. وتعمل pdf() وjpeg() وsvg() بالطريقة نفسها.

الخلاصة

• ترسم plot(x, y) فورًا، ويبدّل type = بين النقاط ("p") والخطوط ("l") وكليهما ("b").
• تسمّي main وxlab وylab الرسم، ويأخذ col أسماء ألوان (657 منها في colors()) أو رموزًا ست عشرية.
• القيمة pch = 19 هي الدائرة المصمتة، والقيم pch = 21–25 تفصل الحد (col) عن التعبئة (bg)، ويتحكم cex وlwd وlty في الحجم ونمط الخط.
• تتراكب points() وlines() وabline() على الرسم الموجود، وتضيف abline(lm(y ~ x)) خط انحدار في استدعاء واحد.
• تسمّي legend("topright", ...) السلاسل، ويحفظ png(...) مع dev.off() الرسم في ملف.

في المستند التالي: المدرج التكراري، وهو رسم المتغير الواحد الذي ستلجأ إليه أولًا عند مقابلة مجموعة بيانات جديدة.