第5回：データの可視化

https://data-science-chiba.github.io/day5/

データの可視化について

EDA（Eploratory Data Analysis）の際、データの可視化が重要なツールになる

Image by Allison Horst

ggplot2について

Rには備え付けの関数、plot()があるが、今回はtidyverseのggplot2パッケージを使う
gg = “Grammar of Graphics”（画像の文法）
- 「文法」が分かれば、（ほとんど）
  どんな図でも作れる

ggplot2について

図の構造にはいくつか決まった要素がある

geometry: 図はどのような形にする？
aesthetics: データをどのように図に表す？

Geometry

Pie chart

drawing

Bar graph

drawing

Aesthetics

drawing

palmerpenguinsについて

install.packages("palmerpenguins") # ペンギンのデータ
install.packages("ggthemes") # グラフの色の設定に使う

palmerpenguinsパッケージに入っている
三種類のペンギンのデータ（体重、くちばしや翼の大きさなど）を含む

palmerpenguinsについて

library(palmerpenguins)
library(ggthemes)
library(tidyverse)
penguins

# A tibble: 344 × 8
   species island    bill_length_mm bill_depth_mm flipper_length_mm
   <fct>   <fct>              <dbl>         <dbl>             <int>
 1 Adelie  Torgersen           39.1          18.7               181
 2 Adelie  Torgersen           39.5          17.4               186
 3 Adelie  Torgersen           40.3          18                 195
 4 Adelie  Torgersen           NA            NA                  NA
 5 Adelie  Torgersen           36.7          19.3               193
 6 Adelie  Torgersen           39.3          20.6               190
 7 Adelie  Torgersen           38.9          17.8               181
 8 Adelie  Torgersen           39.2          19.6               195
 9 Adelie  Torgersen           34.1          18.1               193
10 Adelie  Torgersen           42            20.2               190
# ℹ 334 more rows
# ℹ 3 more variables: body_mass_g <int>, sex <fct>, year <int>

palmerpenguinsについて

glimpse(penguins)

Rows: 344
Columns: 8
$ species           <fct> Adelie, Adelie, Adelie, Adelie, Adelie, Ad…
$ island            <fct> Torgersen, Torgersen, Torgersen, Torgersen…
$ bill_length_mm    <dbl> 39.1, 39.5, 40.3, NA, 36.7, 39.3, 38.9, 39…
$ bill_depth_mm     <dbl> 18.7, 17.4, 18.0, NA, 19.3, 20.6, 17.8, 19…
$ flipper_length_mm <int> 181, 186, 195, NA, 193, 190, 181, 195, 193…
$ body_mass_g       <int> 3750, 3800, 3250, NA, 3450, 3650, 3625, 46…
$ sex               <fct> male, female, female, NA, female, male, fe…
$ year              <int> 2007, 2007, 2007, 2007, 2007, 2007, 2007, …

palmerpenguinsについて

目的：このグラフを作る

`ggplot()`でグラフの基盤を作る

ggplot(data = penguins)

`mapping()`で座標を指定する

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
)

`mapping()`で座標を指定する

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
)

`geom_()`でデータの形を指定する

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
) +
  geom_point()

`geom_()`でデータの形を指定する

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
) +
  geom_point()

チャレンジ

bill_length_mmを横軸、bill_depth_mmを縦軸にして、点グラフを作成して下さい

`color`で色を潰す

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g,
    color = species
  )
) +
  geom_point()

`color`で色を潰す

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g,
    color = species
  )
) +
  geom_point()

`geom_smooth()`回帰直線を付け加える

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g,
    color = species
  )
) +
  geom_point() +
  geom_smooth(method = "lm")

`geom_smooth()`回帰直線を付け加える

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g,
    color = species
  )
) +
  geom_point() +
  geom_smooth(method = "lm")

目的の図と何か違う・・

`aes`設定は`geom_()`の中でもできる

ggplot()で指定すると、全てのレーヤーに使用される

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g,
    color = species
  )
) +
  geom_point()

geom_()で指定すると、そのレーヤーだけで使用される

ggplot(
  data = penguins
) +
  geom_point(
    mapping = aes(
      x = flipper_length_mm,
      y = body_mass_g,
      color = species
  )
)

`geom_smooth()`と`geom_point()`で指定したい要素を考えよう

`color`を`geom_point()`だけ指定しよう

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
) +
  geom_point(
    mapping = aes(
      color = species
    )
) +
  geom_smooth(method = "lm")

チャレンジ：`shape`で点の形を変える

aesの中でshapeを使うことによって、それぞれの種を点の形で表しましょう

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
) +
  geom_point(
    mapping = aes(
      color = species,
      shape = species
    )
) +
  geom_smooth(method = "lm")

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(
    x = flipper_length_mm,
    y = body_mass_g
  )
) +
  geom_point(
    mapping = aes(
      color = species,
      shape = species
    )
) +
  geom_smooth(method = "lm")

`labs()`でラベルをきれいにする

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)
) +
  geom_point(mapping = aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "Body mass and flipper length",
    subtitle = "Dimensions for Adelie, Chinstrap, and Gentoo Penguins",
    x = "Flipper length (mm)", y = "Body mass (g)",
    color = "Species", shape = "Species"
  )

`labs()`でラベルを整える

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)
) +
  geom_point(mapping = aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "Body mass and flipper length",
    subtitle = "Dimensions for Adelie, Chinstrap, and Gentoo Penguins",
    x = "Flipper length (mm)", y = "Body mass (g)",
    color = "Species", shape = "Species"
  )

`scale_color`で色を変える

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)
) +
  geom_point(mapping = aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "Body mass and flipper length",
    subtitle = "Dimensions for Adelie, Chinstrap, and Gentoo Penguins",
    x = "Flipper length (mm)", y = "Body mass (g)",
    color = "Species", shape = "Species"
  ) +
  scale_color_colorblind()

`scale_color`で色を変える

ggplot(
  data = penguins,
  mapping = aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)
) +
  geom_point(mapping = aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "Body mass and flipper length",
    subtitle = "Dimensions for Adelie, Chinstrap, and Gentoo Penguins",
    x = "Flipper length (mm)", y = "Body mass (g)",
    color = "Species", shape = "Species"
  ) +
  scale_color_colorblind()

よりもコンパクトな書き方

data =とmapping =を書かなくて良い

ggplot(penguins,　aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)) +
  geom_point(aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "Body mass and flipper length",
    subtitle = "Dimensions for Adelie, Chinstrap, and Gentoo Penguins",
    x = "Flipper length (mm)", y = "Body mass (g)",
    color = "Species", shape = "Species"
  ) +
  scale_color_colorblind()

`base_family`で文字化けを防ぐ

ggplot(penguins,　aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)) +
  geom_point(aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "体重とフリッパーの長さ",
    subtitle = "アデリー、チンストラップ、ジェンツーのペンギンのサイズ",
    x = "フリッパーの長さ（mm）", y = "体重（g）",
    color = "種", shape = "種"
  ) +
  scale_color_colorblind() + 
  theme_gray(base_family = "HiraKakuPro-W3")

`base_family`で文字化けを防ぐ

ggplot(penguins,　aes(x = flipper_length_mm, y = body_mass_g)) +
  geom_point(aes(color = species, shape = species)) +
  geom_smooth(method = "lm") +
  labs(
    title = "体重とフリッパーの長さ",
    subtitle = "アデリー、チンストラップ、ジェンツーのペンギンのサイズ",
    x = "フリッパーの長さ（mm）", y = "体重（g）",
    color = "種", shape = "種"
  ) +
  scale_color_colorblind() + 
  theme_gray(base_family = "HiraKakuPro-W3")

まとめ

どのデータやグラフでも、同じ「文法」で記述することができます。
aesthetic mapping（mappingとaes）、どのデータをグラフのどの要素で表示するかを設定する
geometry（geom）は、グラフの形状を設定する
グラフを作成するコマンドは、レイヤーを+で重ねていく

レポートについて

レポートでは、自分で選んだデータを使って、解析と可視化を行ってください。
もし自分のデータがない場合は、TidyTuesdayのデータを使ってもかまいません。
- TidyTuesdayは、データサイエンスを学ぶ人たち向けに、練習用のデータセットを提供しているプロジェクトです。
締め切り：第７回（５月２７日）

TidyTuesdayのデータの読み込み方

library(tidytuesdayR)
tuesdata <- tidytuesdayR::tt_load(2025, week = 13)
pokemon_df <- tuesdata$pokemon_df

pokemon_df

# A tibble: 949 × 22
      id pokemon    species_id height weight base_experience type_1
   <dbl> <chr>           <dbl>  <dbl>  <dbl>           <dbl> <chr> 
 1     1 bulbasaur           1    0.7    6.9              64 grass 
 2     2 ivysaur             2    1     13               142 grass 
 3     3 venusaur            3    2    100               236 grass 
 4     4 charmander          4    0.6    8.5              62 fire  
 5     5 charmeleon          5    1.1   19               142 fire  
 6     6 charizard           6    1.7   90.5             240 fire  
 7     7 squirtle            7    0.5    9                63 water 
 8     8 wartortle           8    1     22.5             142 water 
 9     9 blastoise           9    1.6   85.5             239 water 
10    10 caterpie           10    0.3    2.9              39 bug   
# ℹ 939 more rows
# ℹ 15 more variables: type_2 <chr>, hp <dbl>, attack <dbl>,
#   defense <dbl>, special_attack <dbl>, special_defense <dbl>,
#   speed <dbl>, color_1 <chr>, color_2 <chr>, color_f <chr>,
#   egg_group_1 <chr>, egg_group_2 <chr>, url_icon <chr>,
#   generation_id <dbl>, url_image <chr>

第5回：データの可視化

データの可視化について

ggplot2について

ggplot2について

Geometry

Aesthetics

palmerpenguinsについて

palmerpenguinsについて

palmerpenguinsについて

palmerpenguinsについて

目的：このグラフを作る

ggplot()でグラフの基盤を作る

mapping()で座標を指定する

mapping()で座標を指定する

geom_()でデータの形を指定する

geom_()でデータの形を指定する

チャレンジ

colorで色を潰す

colorで色を潰す

geom_smooth()回帰直線を付け加える

geom_smooth()回帰直線を付け加える

目的の図と何か違う・・

aes設定はgeom_()の中でもできる

geom_smooth()とgeom_point()で指定したい要素を考えよう

colorをgeom_point()だけ指定しよう

チャレンジ：shapeで点の形を変える

labs()でラベルをきれいにする

labs()でラベルを整える

scale_colorで色を変える

scale_colorで色を変える

よりもコンパクトな書き方

base_familyで文字化けを防ぐ

base_familyで文字化けを防ぐ

まとめ

レポートについて

TidyTuesdayのデータの読み込み方

`ggplot()`でグラフの基盤を作る

`mapping()`で座標を指定する

`mapping()`で座標を指定する

`geom_()`でデータの形を指定する

`geom_()`でデータの形を指定する

`color`で色を潰す

`color`で色を潰す

`geom_smooth()`回帰直線を付け加える

`geom_smooth()`回帰直線を付け加える

`aes`設定は`geom_()`の中でもできる

`geom_smooth()`と`geom_point()`で指定したい要素を考えよう

`color`を`geom_point()`だけ指定しよう

チャレンジ：`shape`で点の形を変える

`labs()`でラベルをきれいにする

`labs()`でラベルを整える

`scale_color`で色を変える

`scale_color`で色を変える

`base_family`で文字化けを防ぐ

`base_family`で文字化けを防ぐ