读者福利:送10本R语言大神倾囊相授《现代统计图形》
专题介绍:R是一种广泛用于数据分析和统计计算的强大语言,于上世纪90年代开始发展起来。得益于全世界众多 爱好者的无尽努力,大家继而开发出了一种基于R但优于R基本文本编辑器的R Studio(用户的界面体验更好)。也正是由于全世界越来越多的数据科学社区和用户对R包的慷慨贡献,让R语言在全球范围内越来越流行。其中一些R包,例如MASS,SparkR, ggplot2,使数据操作,可视化和计算功能越来越强大。R是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R是属于GNU系统的一个自由、免费、源代码开放的软件,它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。R作为一种统计分析软件,是集统计分析与图形显示于一体的。它可以运行于UNIX、Windows和Macintosh的操作系统上,而且嵌入了一个非常方便实用的帮助系统,相比于其他统计分析软件,R的学术性开发比较早,适合生物学和医学等学术学科的科研人员使用。
从这个意义上讲,统计图形的重要性毋庸赘述。在统计图形的历史上,能够达到揭示“从来没有料到的信息”这种高度的图形并不多,下面首先欣赏几幅前人创造出的名垂青史的统计图形。
01 饼图和线图的起源
饼图和线图都是当今社会中常用的统计图形,它们是由有着“统计图形奠基人”之称的苏格兰工程师兼政治经济学家 William Playfair 发明的。在 The Commercial and Political Atlas 一书中,他用线图展示了英格兰 1700 年至 1780 年间的进出口数据(如图 1.1 所示),从图中可以很清楚地看出对英格兰有利和不利(即顺差、逆差)的年份;而在 The Statistical Breviary 一书中,他第一次使用饼图来展示欧洲一些国家的领土比例,图 1.2 即为史上第一幅饼图,描述了法国大革命前后欧洲一些国家的统计数据。


02 霍乱传染之谜
说起袭击欧洲大城市的严重灾害,不得不提 19 世纪的霍乱。由于没有及时清理垃圾,缺少清洁水源,以及下水管道系统不足,伦敦成为无药可医的流行病滋生的温床。当时公众一致认为霍乱是经空气传播的,如果吸入“瘴气”或者接触到霍乱患者,就会染上这种病。医生兼自学成才的科学家 John Snow 对这个观点颇为怀疑,他决心通过彻底调查这种致命疾病的根源来证实他的怀疑。
图 1.3 John Snow 的霍乱传染原因探索图。1854 年英国 Broad 大街大规模暴发霍乱,当时了解微生物理论的人很少,人们不清楚霍乱的传播途径,而“瘴气传播理论”是当时的主导理论。John Snow 对这种理论表示怀疑, 他于 1849 年发表了关于霍乱传播理论的论文,本图即其主要依据。图中心东西方向的街道即为 Broad 大街,黑点表示死亡的地点,黑点叠加的高度相应表示该处死亡人数。这幅图揭示了一个重要现象,就是死亡发生地都在街道中部一处水源(水井)周围,市内其他水源周围极少发现死者。经过进一步调查,他发现这些死者都饮用过这里的井水
03 拿破仑的俄国远征
1812 年 6 月 24 日,拿破仑率领 691 501 人的大军团——同时也是欧洲集结的规模空前的部队——开赴莫斯科。但等他们到达那里,看到的只是一座空城。城里的人都撤离了,所有的供给也中断了。由于没有正式投降,拿破仑觉得俄国人从他那儿剥夺了一场传统意义上的胜利。
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军队的位置和行进方向,以及一路上军队的分支和汇合情况。 -
士兵数目的减少(图形顶端最粗的线条表示最初渡河的 422 000 人,他们一路深入到俄国领土,在莫斯科停下来的时候还有 100 000 人左右。从右到左,他们向西撤军,渡过 Niemen 河的时候,仅仅剩下约 10 000 人。随着大部队和余部会师(比如在渡贝尔齐纳河之前),图中显示的数字降中有升)。 -
撤退时的气温变化(参见图 1.5 的下半部分,可知当时气候条件极其恶劣)

图 1.5 Minard 绘制的拿破仑远征图,展现了 1812 年拿破仑的大军团进军俄国的路线(上半部分)和撤退时的气温变化(下半部分)。这一历史事件中,法军数量的急剧减少以及恶劣的气候条件一览无遗,法国科学家 Étienne-Jules Marey 称“该图所展现出的雄辩对历史学家的笔是一种极大的挑战”
有这样一组事实:以期刊《统计研究》在 2006 年 12 月至 2007 年 11 月期间共 12 个月的所有论文作为统计对象,剔除部分非学术研究型论文之后,挑选论文总数为 168 篇,其中使用表格的论文篇数为 136(81.43%),表格总数为 528 个,而使用图形的论文仅有 63 篇(37.72%),若将仅仅使用示意图(非统计图形)、条形图和折线图的论文排除在外,使用其他图形的论文仅剩下 9 篇。
这是国内统计图形应用现状的一个缩影。为了改变这种局面、发掘出统计图形在数据分析中应有的潜力,这本《现代统计图形》应运而生。
这本书并不仅限于介绍如何作出漂亮的统计图形,而是在作图的同时,强调图背后更重要的工作,就是将“数据分析与统计图形的有机结合”。
《现代统计图形》
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