corrplot包与ggcorrplot相关图(一)

2019 年 4 月 10 日 R语言中文社区

作者:李誉辉  

四川大学在读研究生


简介:
相关图是基于相关系数矩阵绘制的图。
通常是将1个变量映射到多个视觉元素,所以看起来很花哨。
如果是椭圆

  • 则椭圆的色相对应相关性的正负,

  • 颜色深浅对应相关性绝对值大小,越深则绝对值越大。

  • 椭圆的形状对应相关性绝对值大小,默认越扁,则相关性绝对值越大。

如果是,则圆的面积对应相关性大小,
如果是扇形,则扇形的弧度对应相关性大小。


相关系数:
自变量X和因变量Y的协方差/标准差的乘积。也可以反映两个变量变化时是同向还是反向,
如果同向变化就为正,反向变化就为负。
它消除了两个变量变化幅度的影响,而只是单纯反应两个变量每单位变化时的相似程度。

表达式:
cor(x, y = NULL, use = "everything", method =  c("pearson", "kendall", "spearman"))


参数解释:

  • x 为数字型向量,矩阵或数据框,表示自变量

  • y 表示应变量,默认y=x

2个向量计算得到一个值,n个变量组成的数据框计算得到长度为n*n维度的矩阵。
绘制相关图主要涉及2个包:
corrplotggcorrplot,后一个是ggplot2的扩展包。


计算相关系数矩阵:

 1height <- c(65.925.585.83)
2wei <- c(2015712)
3cor(height, exp(height))
4cor(height, wei)
5ncol(mtcars)
6dim(cor(mtcars)) 
7class(cor(mtcars))
8colnames(cor(mtcars))
9row.names(cor(mtcars))
10
11# 展示系数矩阵,保留3位小数,
12DT::datatable(round(cor(mtcars), 3), 
13              options = list(pageLength = 11)) # 显示11行


1## [1] 0.9983074
2## [1] 0.9628811
3## [1] 11
4## [1] 11 11
5## [1] "matrix"
6##  [1] "mpg"  "cyl"  "disp" "hp"   "drat" "wt"   "qsec" "vs"   "am"   "gear"
7## [11] "carb"
8##  [1] "mpg"  "cyl"  "disp" "hp"   "drat" "wt"   "qsec" "vs"   "am"   "gear"
9## [11] "carb"


(原图可交互)


corrplot包绘图:


结果按行和按列排是一样的,说明,只要
cor(x,y)中,只要x=y,按行排和按列排没有区别。


1library(corrplot)
2corrplot(cor(mtcars))



1library(ggplot2)
2library(ggcorrplot)
3
4ggcorrplot(cor(mtcars), method="circle")




1.corrplot包


1.1

语法与参数


语法:

 1corrplot(corr,
2    method = c("circle""square""ellipse""number""shade""color""pie"),
3    type = c("full""lower""upper"), add = FALSE,
4    col = NULL, bg = "white", title = "",  is.corr = TRUE,      
5    diag = TRUE, outline = FALSE, mar = c(0,0,0,0),
6    addgrid.col = NULL, addCoef.col = NULL, addCoefasPercent = FALSE
7    order = c("original""AOE""FPC""hclust""alphabet"),
8    hclust.method = c("complete""ward""single""average",
9                      "mcquitty""median""centroid"),
10    addrect = NULL, rect.col = "black", rect.lwd = 2,
11    tl.pos = NULL, tl.cex = 1,
12    tl.col = "red", tl.offset = 0.4, tl.srt = 90,
13    cl.pos = NULL, cl.lim = NULL,
14    cl.length = NULL, cl.cex = 0.8, cl.ratio = 0.15
15    cl.align.text = "c",cl.offset = 0.5,
16    addshade = c("negative""positive""all"),
17    shade.lwd = 1, shade.col = "white",
18    p.mat = NULL, sig.level = 0.05,
19    insig = c("pch","p-value","blank""n"),
20    pch = 4, pch.col = "black", pch.cex = 3,
21    plotCI = c("n","square""circle""rect"),
22    lowCI.mat = NULL, uppCI.mat = NULL...)


关键参数:

  • corr, 需要可视化的相关系数矩阵,

  • method, 指定可视化的形状,可以是circle圆形(默认),square方形,
    ellipse, 椭圆形,number数值,shade阴影,color颜色,pie饼图。

  • type,指定显示范围,可以是full完全(默认),lower下三角,upper上三角。

  • col, 指定图形展示的颜色,默认以均匀的颜色展示。
    支持
    grDevices包中的调色板,也支持RColorBrewer包中调色板。

  • bg, 指定背景颜色。

  • add, 表示是否添加到已经存在的plot中。默认FALSE生成新plot。

  • title, 指定标题,

  • is.corr,是否为相关系数绘图,默认为TRUE,FALSE则可将其它数字矩阵进行可视化。

  • diag, 是否展示对角线上的结果,默认为TRUE

  • outline, 是否添加圆形、方形或椭圆形的外边框,默认为FALSE

  • mar, 设置图形的四边间距。数字分别对应(bottom, left, top, right)

  • addgrid.col, 设置网格线颜色,当指定method参数为colorshade时, 默认的网格线颜色为白色,其它method则默认为灰色,也可以自定义颜色。

  • addCoef.col, 设置相关系数值的颜色,只有当method不是number时才有效。

  • addCoefasPercent, 是否将相关系数转化为百分比形式,以节省空间,默认为FALSE

  • order, 指定相关系数排序的方法, 可以是original原始顺序,AOE特征向量角序,
    FPC第一主成分顺序,hclust层次聚类顺序,alphabet字母顺序。

  • hclust.method, 指定hclust中细分的方法,只有当指定order参数为hclust时有效,
    有7种可选:
    completewardsingleaveragemcquittymediancentroid

  • addrect, 是否添加矩形框,只有当指定order参数为hclust时有效, 默认不添加, 用整数指定即可添加。

  • rect.col, 指定矩形框的颜色。

  • rect.lwd, 指定矩形框的线宽。

  • tl.pos, 指定文本标签(变量名称)相对绘图区域的位置,为"lt"(左侧和顶部),
    "ld"(左侧和对角线), "td"(顶部和对角线),"d"(对角线),"n"(无)之一。

  • type="full"时,默认"lt"

  • type="lower"时,默认"ld"

  • type="upper"时,默认"td"

  • tl.cex, 设置文本标签的大小。

  • tl.col, 设置文本标签的颜色。

  • cl.pos, 设置图例位置,为"r"(右边), "b"(底部),"n"(无)之一。
    type="full"/"upper"时,默认"r"; 当type="lower"时,默认"b"

  • addshade, 表示给增加阴影,只有当method="shade"时有效。
    "negative"(对负相关系数增加阴影),负相关系数的阴影是135度;
    "positive"(对正相关系数增加阴影), 正相关系数的阴影是45度;
    "all"(对所有相关系数增加阴影),之一。

  • shade.lwd, 指定阴影线宽。

  • shade.col, 指定阴影线的颜色。


1.2

method与type


 1library(corrplot)
2library(showtext)
3mat_cor <- cor(mtcars)
4
5par(mfrow = c(2,2)) # 多图排版,2x2矩阵排列
6
7corrplot(mat_cor, title = "默认圆形全显示"# 默认method为圆形,默认type为full
8         mar = c(1,1,1,1)) # 指定边距,否则标题显示不完全
9corrplot(mat_cor, method = "ellipse"type = "upper", title = "椭圆上三角",
10         mar = c(1,1,1,1))
11corrplot(mat_cor, method = "number"type = "lower", title = "数字下三角",
12         mar = c(1,1,1,1))
13corrplot(mat_cor, method = "circle"type = "upper", title = "圆形上三角",
14         mar = c(1,1,1,1))
15corrplot(mat_cor, method = "square"type = "lower", title = "方形下三角",
16         mar = c(1,1,1,1))
17corrplot(mat_cor, method = "shade"type = "full", title = "阴影全显示",
18         mar = c(1,1,1,1))
19corrplot(mat_cor, method = "color"type = "upper", title = "颜色上三角",
20         mar = c(1,1,1,1))
21corrplot(mat_cor, method = "pie"type = "lower", title = "饼图下三角",
22         mar = c(1,1,1,1))





1.3

col颜色


颜色可以自定义,支持grDevices包中的调色板。也支持RColorBrewer中的调色板。

 1# 自定义色板
2color_1 <- colorRampPalette(c("cyan", "magenta"))
3color_2 <- colorRampPalette(c("magenta", "cyan")) # 色板反向
4palette_1 <- RColorBrewer::brewer.pal(n=11, name = "RdYlGn")
5palette_2 <- rev(palette_1) # 色板反向
6
7par(mfrow = c(2, 2))
8
9corrplot(mat_cormethod = "number"col = "black"cl.pos = "n"
10         title = "黑色数字"mar = c(1,1,1,1))
11
12corrplot(mat_cormethod = "ellipse"col = color_1(10), 
13         title = "自定义颜色"mar = c(1,1,1,1))
14
15corrplot(mat_cormethod = "ellipse"col = color_1(200), # 矩阵维度不够大,所以颜色没区别
16         title = "自定义颜色"mar = c(1,1,1,1))
17
18corrplot(mat_cormethod = "ellipse"col = color_2(10), 
19         title = "色板反向"mar = c(1,1,1,1))
20
21par(mfrow = c(1,1))
22corrplot(mat_cormethod = "ellipse"col = palette_1,
23         title = "brewer.pal调色板"mar = c(1,1,1,1))
24corrplot(mat_cormethod = "ellipse"col = palette_2,
25         title = "色板反向"mar = c(1,1,1,1))  
26






1.4

diag和bg


1corrplot(mat_cor, method = "ellipse"type = "lower", col = palette_2,
2         title = "默认显示对角线",diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
3corrplot(mat_cor, method = "ellipse"type = "lower", col = palette_2,
4         title = "不显示对角线", diag = FALSE, mar = c(1,1,1,1))
5corrplot(mat_cor, method = "ellipse"type = "lower", col = palette_2,
6         title = "灰色背景"bg = "gray60", mar = c(1,1,1,1))
7corrplot(mat_cor, method = "ellipse"type = "lower", col = palette_2,
8         title = "浅绿背景"bg = "lightblue", mar = c(1,1,1,1))



1.5

order顺序


 1corrplot(mat_cor, method = "ellipse", col = palette_2,
2         title = "默认original顺序", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
3corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "AOE",  col = palette_2,
4         title = "AOE特征向量角序", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
5corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "FPC",  col = palette_2,
6         title = "FPC第一主成分顺序", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
7corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
8         title = "hclust层次聚类顺序", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
9corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "alphabet",  col = palette_2,
10         title = "alphabet字母顺序", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))





1.6

hclust.method和addrect


只有当order="hclust"才有效。

 1corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
2         hclust.method = "complete", addrect = 1, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
3         title = "hclust.method = \"complete\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
4corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
5         hclust.method = "ward", addrect = 2, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
6         title = "hclust.method = \"ward\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
7corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
8         hclust.method = "single", addrect = 3, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
9         title = "hclust.method = \"single\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
10corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
11         hclust.method = "average", addrect = 4, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
12         title = "hclust.method = \"average\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
13corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
14         hclust.method = "mcquitty", addrect = 2, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
15         title = "hclust.method = \"mcquitty\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
16corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
17         hclust.method = "median", addrect = 2, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
18         title = "hclust.method = \"median\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
19corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "hclust",  col = palette_2,
20         hclust.method = "centroid", addrect = 2, rect.col = "blue", rect.lwd = 2,
21         title = "hclust.method = \"centroid\"", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))



1.7

addCoef.col与addCoefasPercent


 1corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "AOE",  col = palette_2, 
2         addCoef.col = "blue",
3         title = "添加蓝色系数值", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
4corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "AOE",  col = palette_2, 
5         addCoef.col = "gray20",
6         title = "添加灰色系数值", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
7
8corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "AOE",  col = palette_2, 
9         addCoef.col = "blue", addCoefasPercent = TRUE,
10         title = "添加蓝色百分比系数", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))
11corrplot(mat_cor, method = "ellipse"order = "AOE",  col = palette_2, 
12         addCoef.col = "gray20", addCoefasPercent = TRUE,
13         title = "添加灰色百分比系数", diag = TRUE, mar = c(1,1,1,1))



——————————————

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