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dplyr、tidyverse和ggplot2初探

article 2024/9/25 10:17:30

dplyr、tidyverse 和 ggplot2 之间有紧密的联系，它们都是 R 语言中用于数据处理和可视化的工具，且都源于 Hadley Wickham 的工作。它们各自有不同的功能，但可以无缝协作，帮助用户完成从数据处理到数据可视化的工作流。以下是它们之间的关系和区别：

ggplot2：
功能：ggplot2 是一个数据可视化包，用于创建各种类型的图表。它是基于图形语法（Grammar of Graphics）的理念，允许用户灵活地创建自定义图表。
用途：ggplot2 主要用于数据的可视化展示，包括散点图、折线图、柱状图、箱线图等。
示例：

library(ggplot2)

# 使用 ggplot2 绘制散点图
ggplot(mtcars, aes(x = mpg, y = hp)) + 
  geom_point() +
  ggtitle("Scatter plot of mpg vs hp")

dplyr：
功能：dplyr 是一个专门用于数据操作和处理的包。它提供了简洁的函数和语法，特别适合处理和变换数据框。它的主要函数包括：
filter()：按条件筛选数据。
select()：选择数据的列。
mutate()：添加或修改列。
summarize()：汇总数据。
arrange()：对数据进行排序。
用途：dplyr 用于高效、直观地操作数据集，特别适合数据清理、变换和汇总。
示例：

library(dplyr)

# 使用 dplyr 对数据进行操作
mtcars %>%
  filter(mpg > 20) %>%
  select(mpg, hp) %>%
  arrange(desc(hp))

tidyverse：
功能：tidyverse 是一个 R 语言中的生态系统，由一系列功能强大的 R 包组成，用于处理数据、清理数据、分析数据和可视化数据。tidyverse 的核心理念是“整洁数据”（Tidy Data），即数据应该被组织成一个标准化的结构，每列代表一个变量，每行代表一个观测值。

用途：tidyverse 是一个集合包，包括多个用于数据科学的 R 包，所有这些包都遵循一致的设计原则和数据结构。tidyverse 中最常用的包包括：

ggplot2（数据可视化）
dplyr（数据操作）
tidyr（数据整理）
readr（数据输入/输出）
tibble（增强的 data.frame）
purrr（函数式编程）
示例：

# 加载tidyverse包（包括ggplot2、dplyr等）
library(tidyverse)

# 整合数据处理和可视化
mtcars %>%
  filter(mpg > 20) %>%
  ggplot(aes(x = mpg, y = hp)) +
  geom_point()

三者之间的关系：
ggplot2 和 dplyr 都是 tidyverse 生态系统的一部分。它们各自专注于不同的任务，但共同遵循了整洁数据的理念，且无缝集成。
ggplot2 用于数据可视化。
dplyr 用于数据处理。
tidyverse 是一个集合包，包含了 ggplot2、dplyr 等工具，提供完整的数据科学工作流。
整合性：你可以先使用 dplyr 对数据进行筛选、转换、汇总等操作，然后直接用 ggplot2 进行可视化。它们共享相同的“整洁数据”结构，因此在不同包之间传递数据非常方便。
例如，dplyr 和 ggplot2 的结合：

library(tidyverse)

# 使用 dplyr 处理数据，然后用 ggplot2 可视化
mtcars %>%
  filter(mpg > 20) %>%        # 用 dplyr 筛选数据
  ggplot(aes(x = mpg, y = hp)) +  # 用 ggplot2 绘制散点图
  geom_point() +
  ggtitle("Scatter plot of mpg vs hp for cars with mpg > 20")