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Logarithmische Achsen in R-Plots formatieren

Im Gegensatz zu gnuplot, werden in R-Plots die logarithmische Achsen nicht sehr schön formatiert. Das Paket SFSmisc schafft hier Abhilfe. In diesem Artikel beschreibe ich Schritt für Schritt, wie man ansehnliche logarithmische Achsen für R-Plots erstellt.

  1. Als Beispiel sollen Daten geplottet werden, die in einem doppelt logarithmischen Plot eine Gerade ergeben: 
    x = 1:1000
y = x^-1.5
  2. Nun werden diese Daten mit dem Befehl plot() in einem Koordinatensystem mit logarithmischer X- und Y-Achse (log="xy") dargestellt: 
    plot(x, y, log="xy")

    Dabei kann man erkennen, dass es keine kleinen Striche zur Unterteilung der Bereiche zwischen den einzelnen Größenordnungen gibt:

    Plot mit logarithmischen Achsen. Standardmäßig werden keine Striche zwischen den Größenordnungen eingezeichnet.
    Plot mit logarithmischen Achsen. Standardmäßig werden keine Striche zwischen den Größenordnungen eingezeichnet.
  3. Es ist aber durchaus üblich, den Bereich zwischen zwei Größenordnungen mit 8 kleinen Strichen zu unterteilen. Diese Striche zeigen an, an welchen Stellen 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% der folgenden Größenordnung erreicht wurden. Um das in R zu bewerkstelligen, muss zunächst das Paket SFSmisc installiert werden (siehe dazu auch: Funktion aus einem bestimmten R-Paket laden): 
    # Installation
install.packages("sfsmisc", dependencies=T)
# Paket laden
library(package = "sfsmisc")
  4. Im Anschluss plotten wir die Daten erneut, aber ohne dabei die Achsen zu beschriften (xaxt="n", yaxt="n"). Die Beschriftung der Achsen wird im Anschluss mit Hilfe des Befehls eaxis() aus dem Paket SFSmisc hinzugefügt: 
    plot(x, y, log="xy", xaxt="n", yaxt="n")
sfsmisc::eaxis(side=1)   # X-Achse
sfsmisc::eaxis(side=2)   # Y-Achse

    Im neuen Plot sind nun auf jedenfall acht Striche zur Unterteilung einer Größenordnung zu sehen:

    Erstellt man die Achsen eines Plots mit Hilfe des Befehls eaxis() aus dem Paket SFSmisc, so wird der Bereich zwischen zwei Größenordnungen in neun Teile unterteilt. Eventuell werden aber nicht nur die Zahlen für die Größenordnungen eingetragen, sondern auch für dazwischen liegende Werte (hier z.B. 5, 50 und 500).
    Erstellt man die Achsen eines Plots mit Hilfe des Befehls eaxis() aus dem Paket SFSmisc, so wird der Bereich zwischen zwei Größenordnungen in neun Teile unterteilt. Eventuell werden aber nicht nur die Zahlen für die Größenordnungen eingetragen, sondern auch für dazwischen liegende Werte (hier z.B. 5, 50 und 500).

    In diesem Beispiel wurde nicht explizit angegeben, welche Zahlen auf den Achsen zu sehen sein sollen. Daher sind nicht nur die Größenordnungen, sondern auch Werte dazwischen, als Zahlen eingetragen.

  5. Daher kann man nun noch explizit angeben, welche Zahlen sichtbar sein sollen (at=) 
    plot(x, y, log="xy", xaxt="n", yaxt="n")
sfsmisc::eaxis(side=1, at=10^c(0:3))
sfsmisc::eaxis(side=2, at=10^c(-4,-2,0))

    In diesem Plot wurden nur Zahlen für die Größenordnungen angegeben. Auf der X-Achse wurde jede, auf der Y-Achse nur jede zweite Größenordnung mit einer Zahl versehen.
    In diesem Plot wurden nur Zahlen für die Größenordnungen angegeben. Auf der X-Achse wurde jede, auf der Y-Achse nur jede zweite Größenordnung mit einer Zahl versehen.

Funktion aus einem bestimmten R-Paket laden

Die Programmiersprache R kann durch Funktionen erweitert werden, die von anderen Nutzern erstellt wurden. Oftmals sind diese Erweiterungen in Paketen zusammengefasst. Ein Problem tritt allerdings dann auf, wenn in unterschiedlichen Paketen Funktionen enthalten sind, die den gleichen Namen tragen (siehe: Stackoverflow).

Ich nutze z.B. folgende Pakete sehr häufig:

  • sfsmisc – Mit der Funktion eaxis() lassen sich schöne logarithmische Achsen erstellen. Die Beschriftung wird dabei von der Funktion pretty10exp() übernommen.
  • Hmisc– Mit der Funktion errbar() lassen sich sehr leicht Fehlerbalken in Plots eintragen.
  • TeachingDemos – Mit der Funktion subplot() lassen sich sehr einfach Insets zu Plots hinzufügen.

Lädt man allerdings die Pakete,

## Installation der Pakete
install.packages("sfsmisc", dependencies=T)
install.packages("Hmisc", dependencies=T)
install.packages("TeachingDemos", dependencies=T)
 
## Laden der Pakete
library(package = "sfsmisc")
library(package = "Hmisc")
library(package = "TeachingDemos")

dann erhält man folgende Fehlermeldungen:

Attache Paket: ‘Hmisc’

Das folgende Objekt ist maskiert from ‘package:survival’:
    untangle.specials

Das folgende Objekt ist maskiert from ‘package:sfsmisc’:
    errbar

Das folgende Objekt ist maskiert from ‘package:base’:
    format.pval, round.POSIXt, trunc.POSIXt, units

Man kann erkennen, dass sowohl Hmisc als auch sfsmisc eine Funktion namens errbar() enthalten.

Attache Paket: ‘TeachingDemos’

Das folgende Objekt ist maskiert from ‘package:Hmisc’:
    cnvrt.coords, subplot

Man kann erkennen, dass sowohl TeachingDemos als auch Hmisc eine Funktion mit Namen subplot() enthalten.

Um nun die Funktion aus einem bestimmten Paket zu verwenden, kann man R dies mit Hilfe von zwei Doppelpunkten :: mitteilen:

# Verwende die Funktion subplot() aus dem Paket TeachingDemos
TeachingDemos::subplot(...)
 
# Verwende die Funktion errbar() aus dem Paket Hmisc
Hmisc::errbar(...)

Meine Empfehlung: Wenn man Funktionen aus einem Paket verwendet, sollte man beim Aufruf der Funktion immer diese Notation verwenden. Zum einen hilft es dem Leser zu erkennen, woher diese Funktion stammt. Zum anderen verhindert man unnötige Verwirrung, wenn man zu einem späteren Zeitpunkt Pakete einbindet, die Funktionen mit gleichem Namen enthalten.