3.4　添加文本、自定义坐标轴和图例

除了图形参数，许多高级绘图函数（例如plot、hist、boxplot）也允许自行设定坐标轴和文本标注选项。举例来说，以下代码在图形上添加了标题（main）、副标题（sub）、坐标轴标签（xlab、ylab）并指定了坐标轴范围（xlim、ylim）。结果如图3-8所示。

plot(dose, drugA, type="b",
     col="red", lty=2, pch=2, lwd=2,
     main="Clinical Trials for Drug A",
     sub="This is hypothetical data",
     xlab="Dosage", ylab="Drug Response",
     xlim=c(0, 60), ylim=c(0, 70))

图3-8　药物A剂量和响应的折线图。添加了标题、副标题和自定义的坐标轴

再次提醒，并非所有函数都支持这些选项。请参考相应函数的帮助以了解其可以接受哪些选项。从更精细的控制和模块化的角度考虑，你可以使用本节余下部分描述的函数来控制标题、坐标轴、图例和文本标注的外观。

注意　某些高级绘图函数已经包含了默认的标题和标签。你可以通过在plot()语句或单独的par()语句中添加ann=FALSE来移除它们。

3.4.1　标题

可以使用title()函数为图形添加标题和坐标轴标签。调用格式为：

title(main="main title", sub="sub-title",
      xlab="x-axis label", ylab="y-axis label")

函数title()中亦可指定其他图形参数（如文本大小、字体、旋转角度和颜色）。举例来说，以下代码将生成红色的标题和蓝色的副标题，以及较默认大小小25%的绿色x轴、y轴标签：

title(main="My Title", col.main="red",
      sub="My Sub-title", col.sub="blue",
      xlab="My X label", ylab="My Y label",
      col.lab="green", cex.lab=0.75)

3.4.2　坐标轴

你可以使用函数axis()来创建自定义的坐标轴，而非使用R中的默认坐标轴。其格式为：

axis(side, at=, labels=, pos=, lty=, col=, las=, tck=, ...)

各参数已详述于表3-7中。 表3-7　坐标轴选项

创建自定义坐标轴时，你应当禁用高级绘图函数自动生成的坐标轴。参数axes=FALSE将禁用全部坐标轴（包括坐标轴框架线，除非你添加了参数frame.plot=TRUE）。参数xaxt="n"和yaxt="n"将分别禁用X轴或Y轴（会留下框架线，只是去除了刻度）。代码清单3-2中是一个稍显笨拙和夸张的例子，它演示了我们到目前为止讨论过的各种图形特征。结果如图3-9所示。

代码清单3-2　自定义坐标轴的示例

x <- c(1:10)     # 生成数据
y <- x
z <- 10/x
opar <- par(no.readonly=TRUE)
par(mar=c(5, 4, 4, 8) + 0.1)      # 增加边界大小
plot(x, y, type="b",       # 绘制x对y的图形
     pch=21, col="red",
     yaxt="n", lty=3, ann=FALSE)
lines(x, z, type="b", pch=22, col="blue", lty=2)       # 添加x对1/x的直线
axis(2, at=x, labels=x, col.axis="red", las=2)      # 绘制你自己的坐标轴
axis(4, at=z, labels=round(z, digits=2),
     col.axis="blue", las=2, cex.axis=0.7, tck=-.01)
mtext("y=1/x", side=4, line=3, cex.lab=1, las=2, col="blue")      # 添加标题和文本
title("An Example of Creative Axes",
      xlab="X values",
      ylab="Y=X")
par(opar)

图3-9　各种坐标轴选项的演示

到目前为止，我们已经讨论过代码清单3-2中除lines()和mtext()以外的所有函数。使用plot()语句可以新建一幅图形。而使用lines()语句，你可以为一幅现有图形添加新的图形元素。在3.4.4节中，你会再次用到它，在同一幅图中绘制药物A和药物B的响应情况。函数mtext()用于在图形的边界添加文本。我们将在3.4.5节中讲到函数mtext()，同时会在第11章中更充分地讨论lines()函数。

次要刻度线

注意，我们最近创建的图形都只拥有主刻度线，却没有次要刻度线。要创建次要刻度线，你需要使用Hmisc包中的minor.tick()函数。如果你尚未安装Hmisc包，请先安装它（参考1.4.2节）。你可以使用代码：

library(Hmisc)
minor.tick(nx=n, ny=n, tick.ratio=n)

来添加次要刻度线。其中nx和ny分别指定了X轴和Y轴每两条主刻度线之间通过次要刻度线划分得到的区间个数。tick.ratio表示次要刻度线相对于主刻度线的大小比例。当前的主刻度线长度可以使用par("tck")获取。举例来说，下列语句将在X轴的每两条主刻度线之间添加1条次要刻度线，并在Y轴的每两条主刻度线之间添加2条次要刻度线：

minor.tick(nx=2, ny=3, tick.ratio=0.5)

次要刻度线的长度将是主刻度线的一半。3.4.4节中给出了添加次要刻度线的一个例子（代码清单3-3和图3-10）。

3.4.3　参考线

函数abline()可以用来为图形添加参考线。其使用格式为：

abline(h=yvalues, v=xvalues)

函数abline()中也可以指定其他图形参数（如线条类型、颜色和宽度）。举例来说：

abline(h=c(1,5,7))

在y为1、5、7的位置添加了水平实线，而代码：

abline(v=seq(1, 10, 2), lty=2, col="blue")

则在x为1、3、5、7、9的位置添加了垂直的蓝色虚线。代码清单3-3为我们的药物效果图在 y = 30的位置创建了一条参考线。结果如图3-10所示。

3.4.4　图例

当图形中包含的数据不止一组时，图例可以帮助你辨别出每个条形、扇形区域或折线各代表哪一类数据。我们可以使用函数legend()来添加图例（果然不出所料）。其使用格式为：

legend(location, title, legend, ...)

常用选项详述于表3-8中。 表3-8　图例选项

其他常用的图例选项包括用于指定盒子样式的bty、指定背景色的bg、指定大小的cex，以及指定文本颜色的text.col。指定horiz=TRUE将会水平放置图例，而不是垂直放置。关于图例的更多细节，请参考help(legend)。这份帮助中给出的示例都特别有用。

让我们看看对药物数据作图的一个例子（代码清单3-3）。你将再次使用我们目前为止讲到的许多图形功能。结果如图3-10所示。

代码清单3-3　依剂量对比药物A和药物B的响应情况

dose  <- c(20, 30, 40, 45, 60)
drugA <- c(16, 20, 27, 40, 60)
drugB <- c(15, 18, 25, 31, 40)
opar <- par(no.readonly=TRUE)
par(lwd=2, cex=1.5, font.lab=2)       # 增加线条、文本、符号、标签的宽度或大小
plot(dose, drugA, type="b",
     pch=15, lty=1, col="red", ylim=c(0, 60),      # 绘制图形
     main="Drug A vs. Drug B",
     xlab="Drug Dosage", ylab="Drug Response")
lines(dose, drugB, type="b",
      pch=17, lty=2, col="blue")
abline(h=c(30), lwd=1.5, lty=2, col="gray")
library(Hmisc)         # 添加次要刻度线
minor.tick(nx=3, ny=3, tick.ratio=0.5)
legend("topleft", inset=.05, title="Drug Type", c("A","B"),      # 添加图例
       lty=c(1, 2), pch=c(15, 17), col=c("red", "blue"))
par(opar)

图3-10　进行标注后的图形，对比了药物A和药物B的效果

图3-10的几乎所有外观元素都可以使用本章中讨论过的选项进行修改。除此之外，还有很多其他方式可以指定想要的选项。最后一种需要研究的图形标注是向图形本身添加文本，请继续读下一节。

3.4.5　文本标注

我们可以通过函数text()和mtext()将文本添加到图形上。text()可向绘图区域内部添加文本，而mtext()则向图形的四个边界之一添加文本。使用格式分别为：

text(location, "text to place", pos, ...)
mtext("text to place", side, line=n, ...)

常用选项列于表3-9中。 表3-9　函数text()和mtext()的选项

其他常用的选项有cex、col和font（分别用来调整字号、颜色和字体样式）。

除了用来添加文本标注以外，text()函数也通常用来标示图形中的点。我们只需指定一系列的x, y坐标作为位置参数，同时以向量的形式指定要放置的文本。x、y和文本标签向量的长度应当相同。下面给出了一个示例，结果如图3-11所示。

attach(mtcars)
plot(wt, mpg,
     main="Mileage vs. Car Weight",
     xlab="Weight", ylab="Mileage",
     pch=18, col="blue")
text(wt, mpg,
     row.names(mtcars),
     cex=0.6, pos=4, col="red")
detach(mtcars)

图3-11　一幅散点图（车重与每加仑汽油行驶英里数）的示例，各点均添加了标签（车型）

这里，我们针对数据框mtcars提供的32种车型的车重和每加仑汽油行驶英里数绘制了散点图。函数text()被用来在各个数据点右侧添加车辆型号。各点的标签大小被缩小了40%，颜色为红色。

作为第二个示例，以下是一段展示不同字体族的代码：

opar <- par(no.readonly=TRUE)
par(cex=1.5)
plot(1:7,1:7,type="n")
text(3,3,"Example of default text")
text(4,4,family="mono","Example of mono-spaced text")
text(5,5,family="serif","Example of serif text")
par(opar)

在Windows系统中输出的结果如图3-12所示。这里为了获得更好的显示效果，我们使用par()函数增大了字号。

图3-12　Windows中不同字体族的示例

本例所得结果因平台而异，因为不同系统中映射的常规字体、等宽字体和有衬线字体有所不同。在你的系统上，结果看起来如何呢？

数学标注

最后，你可以使用类似于TeX中的写法为图形添加数学符号和公式。请参阅help(plotmath)以获得更多细节和示例。要即时看效果，可以尝试执行demo(plotmath)。部分运行结果如图3-13所示。函数plotmath()可以为图形主体或边界上的标题、坐标轴名称或文本标注添加数学符号。

图3-13　demo(plotmath)的部分结果

同时比较多幅图形，我们通常可以更好地洞察数据的性质。所以，作为本章的结尾，下面讨论将多幅图形组合为一幅图形的方法。