R 绘图 – 散点图

以下是在 R 语言中绘制散点图（Scatter Plot）的中文讲解，结合 Visual Studio Code（VSCode）环境，重点包括中文支持，内容简洁清晰，适合初学者。散点图用于展示两变量之间的关系，适合探索数据分布或相关性。

1. R 散点图简介

R 语言提供多种方法绘制散点图，基础方法使用内置的 plot() 函数，高级可视化可使用 ggplot2 包。散点图适用于显示连续变量的分布或相关性，如身高与体重、销量与价格等。中文支持需要正确配置字体和图形设备以避免乱码。

2. 准备工作

• 确保 R 已安装：参考前述 macOS R 环境安装指南，确保 R 和 VSCode 配置完成。
• 安装必要包：
• 基础散点图使用 R 自带的 plot() 函数，无需额外包。
• 高级散点图推荐使用 ggplot2：
  R install.packages("ggplot2")
• 安装 httpgd 包以在 VSCode 中显示图形：
  R install.packages("httpgd")
• VSCode 配置：
• 确保安装了 R 扩展和 languageserver（见前述指南）。
• 在 VSCode 设置中启用 httpgd：
  json { "r.plot.useHttpgd": true }
• 中文支持：安装 showtext 包以确保中文显示正常：

  install.packages("showtext")

• 安装 XQuartz（若需要）：macOS 默认图形设备可能需要 XQuartz 支持中文显示：

  brew install --cask xquartz

3. 配置中文支持

为避免中文标题、标签乱码，推荐以下方法：

方法 1：设置中文字体（基础绘图）

par(family = "Arial Unicode MS")  # 或 "PingFang SC"

方法 2：使用 showtext 包（推荐）

library(showtext)
showtext_auto()  # 自动启用 showtext
font_add("myfont", regular = "Arial Unicode MS")  # 或其他中文字体

方法 3：使用 httpgd

httpgd 通过浏览器渲染图形，支持中文显示，与 VSCode 集成良好。确保 VSCode 设置中启用 r.plot.useHttpgd。

4. 绘制基础散点图（使用 plot()）

以下是使用 R 内置 plot() 函数绘制散点图的示例，以模拟的身高和体重数据为例。

示例代码

在 VSCode 中新建 .R 文件（如 scatter_plot.R），输入：

# 设置中文字体
par(family = "Arial Unicode MS")

# 示例数据
height <- c(160, 165, 170, 175, 180, 185)
weight <- c(50, 55, 60, 65, 70, 75)

# 绘制散点图
plot(height, weight, main = "身高与体重关系", xlab = "身高 (cm)", ylab = "体重 (kg)", 
     pch = 16, col = "blue", cex = 1.5)

代码说明

• height, weight：两个变量的数值向量，分别表示 x 轴和 y 轴数据。
• main：图表标题。
• xlab, ylab：x 轴和 y 轴标签。
• pch：点形状（16 表示实心圆）。
• col：点颜色。
• cex：点大小（1.5 表示 1.5 倍默认大小）。

运行代码

1. 选中代码，按 Ctrl + Enter（或 Cmd + Enter）运行。
2. 图形将在 VSCode 的“绘图”面板或浏览器中显示（若启用 httpgd）。

• 若未显示，检查 httpgd 或 XQuartz 是否安装（brew install --cask xquartz）。

5. 绘制高级散点图（使用 ggplot2）

ggplot2 提供更美观、灵活的散点图绘制方式。以下是示例：

示例代码

library(ggplot2)
library(showtext)
showtext_auto()
font_add("myfont", regular = "Arial Unicode MS")

# 创建数据框
data <- data.frame(
  height = c(160, 165, 170, 175, 180, 185),
  weight = c(50, 55, 60, 65, 70, 75)
)

# 绘制散点图
ggplot(data, aes(x = height, y = weight)) +
  geom_point(color = "blue", size = 3) +
  labs(title = "身高与体重关系", x = "身高 (cm)", y = "体重 (kg)") +
  theme_minimal(base_family = "myfont")

代码说明

• library(ggplot2)：加载 ggplot2 包。
• data.frame：创建数据框，包含身高和体重数据。
• geom_point：绘制散点，size 控制点大小。
• labs：设置标题和轴标签。
• theme_minimal(base_family = "myfont")：使用简洁主题和中文字体。

运行代码

1. 选中代码，按 Ctrl + Enter（或 Cmd + Enter）运行。
2. 图形显示在 VSCode 的“绘图”面板或浏览器中。

6. 生成散点图（参考）

以下是基于示例数据的散点图代码块，用于 VSCode 显示：

{
  "type": "scatter",
  "data": {
    "datasets": [{
      "label": "身高与体重",
      "data": [
        {"x": 160, "y": 50},
        {"x": 165, "y": 55},
        {"x": 170, "y": 60},
        {"x": 175, "y": 65},
        {"x": 180, "y": 70},
        {"x": 185, "y": 75}
      ],
      "backgroundColor": "#0000FF",
      "borderColor": "#0000FF",
      "pointRadius": 5
    }]
  },
  "options": {
    "scales": {
      "x": {
        "title": { "display": true, "text": "身高 (cm)", "color": "#333333" }
      },
      "y": {
        "title": { "display": true, "text": "体重 (kg)", "color": "#333333" },
        "beginAtZero": true
      }
    },
    "plugins": {
      "title": {
        "display": true,
        "text": "身高与体重关系",
        "color": "#333333"
      },
      "legend": {
        "display": true,
        "labels": { "color": "#333333" }
      }
    }
  }
}

说明

• 上述代码块模拟散点图效果，数据与 R 示例一致。
• 实际 R 绘图使用 plot() 或 ggplot2，此图为可视化参考。

7. 增强散点图

• 添加回归线（plot()）：

  par(family = "Arial Unicode MS")
  plot(height, weight, main = "身高与体重关系", xlab = "身高 (cm)", ylab = "体重 (kg)", pch = 16, col = "blue")
  abline(lm(weight ~ height), col = "red", lwd = 2)  # 添加线性回归线

• 添加回归线（ggplot2）：

  library(ggplot2)
  library(showtext)
  showtext_auto()
  font_add("myfont", regular = "Arial Unicode MS")

  data <- data.frame(height = c(160, 165, 170, 175, 180, 185), weight = c(50, 55, 60, 65, 70, 75))

  ggplot(data, aes(x = height, y = weight)) +
    geom_point(color = "blue", size = 3) +
    geom_smooth(method = "lm", color = "red", se = FALSE) +
    labs(title = "身高与体重关系", x = "身高 (cm)", y = "体重 (kg)") +
    theme_minimal(base_family = "myfont")

• 按类别着色（ggplot2）：

  data <- data.frame(
    height = c(160, 165, 170, 175, 180, 185),
    weight = c(50, 55, 60, 65, 70, 75),
    group = c("男", "女", "男", "女", "男", "女")
  )

  ggplot(data, aes(x = height, y = weight, color = group)) +
    geom_point(size = 3) +
    labs(title = "身高与体重关系（按性别）", x = "身高 (cm)", y = "体重 (kg)") +
    scale_color_manual(values = c("blue", "pink")) +
    theme_minimal(base_family = "myfont")

• 保存图形：
• plot()：
  R png("scatter_plot.png", family = "Arial Unicode MS") plot(height, weight, main = "身高与体重关系") dev.off()
• ggplot2：
  R ggsave("scatter_plot_ggplot.png", width = 6, height = 4, device = cairo_pdf)

8. 常见问题

• 中文乱码：
• 使用 par(family = "Arial Unicode MS") 或 showtext 设置字体。
• 检查系统字体：运行 system("fc-list :lang=zh") 查看可用中文字体。
• 使用 cairo_pdf 设备保存图形：
  R pdf("chart.pdf", family = "Arial Unicode MS", useDingbats = FALSE)
• 图形不显示：确保 httpgd 已安装并启用 r.plot.useHttpgd。检查 XQuartz：

  brew install --cask xquartz

• 点重叠：调整点大小（cex 或 size）或使用透明度（alpha）：

  ggplot(data, aes(x = height, y = weight)) +
    geom_point(color = "blue", size = 3, alpha = 0.5)

• 字体不可用：尝试 PingFang SC 或 STHeiti：

  par(family = "PingFang SC")

9. 获取途径

• R 语言：免费下载，访问 cran.r-project.org.
• VSCode：可通过 grok.com、x.com、VSCode iOS/Android 应用免费使用（有限额）。付费订阅（如 SuperGrok）提供更高配额，详情见 x.ai/grok.

如需更复杂散点图（如添加趋势线、多变量可视化）或特定数据绘图帮助，请提供数据或需求！