第六章 样本相似性可视化课堂练习

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221527126何隆基

1 案例数据

1.1 iris:鸢尾花数据集

  • R语言内置的 iris 数据集(鸢尾花数据集)是统计学和机器学习领域最经典的案例数据集之一,由英国统计学家 Ronald Fisher 在1936年首次提出。它包含了3种鸢尾花的测量数据,每个类别有50个样本,共150行数据。
变量名 数据类型 单位 说明
Sepal.Length numeric cm 花萼(萼片)长度,即花朵最外层绿色叶状结构的长度
Sepal.Width numeric cm 花萼(萼片)宽度
Petal.Length numeric cm 花瓣长度,即花朵内部彩色叶状结构的长度
Petal.Width numeric cm 花瓣宽度
Species factor - 鸢尾花种类(分类标签),包含3个水平:
setosa山鸢尾
versicolor变色鸢尾
virginica维吉尼亚鸢尾
  • setosa 类的花通常较小,花瓣短而宽,与其他两类差异明显;versicolorvirginica 在部分特征上有重叠,分类难度更高。

2 平行坐标图和雷达图

2.1 平行坐标图

  • ggplot(group=id)+geom_line+geom_point 绘图
  • Species 映射为颜色
       Species  id         指标 数值
1       setosa   1 Sepal.Length  5.1
2       setosa   2 Sepal.Length  4.9
3       setosa   3 Sepal.Length  4.7
4       setosa   4 Sepal.Length  4.6
5       setosa   5 Sepal.Length  5.0
6       setosa   6 Sepal.Length  5.4
7       setosa   7 Sepal.Length  4.6
8       setosa   8 Sepal.Length  5.0
9       setosa   9 Sepal.Length  4.4
10      setosa  10 Sepal.Length  4.9
11      setosa  11 Sepal.Length  5.4
12      setosa  12 Sepal.Length  4.8
13      setosa  13 Sepal.Length  4.8
14      setosa  14 Sepal.Length  4.3
15      setosa  15 Sepal.Length  5.8
16      setosa  16 Sepal.Length  5.7
17      setosa  17 Sepal.Length  5.4
18      setosa  18 Sepal.Length  5.1
19      setosa  19 Sepal.Length  5.7
20      setosa  20 Sepal.Length  5.1
21      setosa  21 Sepal.Length  5.4
22      setosa  22 Sepal.Length  5.1
23      setosa  23 Sepal.Length  4.6
24      setosa  24 Sepal.Length  5.1
25      setosa  25 Sepal.Length  4.8
26      setosa  26 Sepal.Length  5.0
27      setosa  27 Sepal.Length  5.0
28      setosa  28 Sepal.Length  5.2
29      setosa  29 Sepal.Length  5.2
30      setosa  30 Sepal.Length  4.7
31      setosa  31 Sepal.Length  4.8
32      setosa  32 Sepal.Length  5.4
33      setosa  33 Sepal.Length  5.2
34      setosa  34 Sepal.Length  5.5
35      setosa  35 Sepal.Length  4.9
36      setosa  36 Sepal.Length  5.0
37      setosa  37 Sepal.Length  5.5
38      setosa  38 Sepal.Length  4.9
39      setosa  39 Sepal.Length  4.4
40      setosa  40 Sepal.Length  5.1
41      setosa  41 Sepal.Length  5.0
42      setosa  42 Sepal.Length  4.5
43      setosa  43 Sepal.Length  4.4
44      setosa  44 Sepal.Length  5.0
45      setosa  45 Sepal.Length  5.1
46      setosa  46 Sepal.Length  4.8
47      setosa  47 Sepal.Length  5.1
48      setosa  48 Sepal.Length  4.6
49      setosa  49 Sepal.Length  5.3
50      setosa  50 Sepal.Length  5.0
51  versicolor  51 Sepal.Length  7.0
52  versicolor  52 Sepal.Length  6.4
53  versicolor  53 Sepal.Length  6.9
54  versicolor  54 Sepal.Length  5.5
55  versicolor  55 Sepal.Length  6.5
56  versicolor  56 Sepal.Length  5.7
57  versicolor  57 Sepal.Length  6.3
58  versicolor  58 Sepal.Length  4.9
59  versicolor  59 Sepal.Length  6.6
60  versicolor  60 Sepal.Length  5.2
61  versicolor  61 Sepal.Length  5.0
62  versicolor  62 Sepal.Length  5.9
63  versicolor  63 Sepal.Length  6.0
64  versicolor  64 Sepal.Length  6.1
65  versicolor  65 Sepal.Length  5.6
66  versicolor  66 Sepal.Length  6.7
67  versicolor  67 Sepal.Length  5.6
68  versicolor  68 Sepal.Length  5.8
69  versicolor  69 Sepal.Length  6.2
70  versicolor  70 Sepal.Length  5.6
71  versicolor  71 Sepal.Length  5.9
72  versicolor  72 Sepal.Length  6.1
73  versicolor  73 Sepal.Length  6.3
74  versicolor  74 Sepal.Length  6.1
75  versicolor  75 Sepal.Length  6.4
76  versicolor  76 Sepal.Length  6.6
77  versicolor  77 Sepal.Length  6.8
78  versicolor  78 Sepal.Length  6.7
79  versicolor  79 Sepal.Length  6.0
80  versicolor  80 Sepal.Length  5.7
81  versicolor  81 Sepal.Length  5.5
82  versicolor  82 Sepal.Length  5.5
83  versicolor  83 Sepal.Length  5.8
84  versicolor  84 Sepal.Length  6.0
85  versicolor  85 Sepal.Length  5.4
86  versicolor  86 Sepal.Length  6.0
87  versicolor  87 Sepal.Length  6.7
88  versicolor  88 Sepal.Length  6.3
89  versicolor  89 Sepal.Length  5.6
90  versicolor  90 Sepal.Length  5.5
91  versicolor  91 Sepal.Length  5.5
92  versicolor  92 Sepal.Length  6.1
93  versicolor  93 Sepal.Length  5.8
94  versicolor  94 Sepal.Length  5.0
95  versicolor  95 Sepal.Length  5.6
96  versicolor  96 Sepal.Length  5.7
97  versicolor  97 Sepal.Length  5.7
98  versicolor  98 Sepal.Length  6.2
99  versicolor  99 Sepal.Length  5.1
100 versicolor 100 Sepal.Length  5.7
101  virginica 101 Sepal.Length  6.3
102  virginica 102 Sepal.Length  5.8
103  virginica 103 Sepal.Length  7.1
104  virginica 104 Sepal.Length  6.3
105  virginica 105 Sepal.Length  6.5
106  virginica 106 Sepal.Length  7.6
107  virginica 107 Sepal.Length  4.9
108  virginica 108 Sepal.Length  7.3
109  virginica 109 Sepal.Length  6.7
110  virginica 110 Sepal.Length  7.2
111  virginica 111 Sepal.Length  6.5
112  virginica 112 Sepal.Length  6.4
113  virginica 113 Sepal.Length  6.8
114  virginica 114 Sepal.Length  5.7
115  virginica 115 Sepal.Length  5.8
116  virginica 116 Sepal.Length  6.4
117  virginica 117 Sepal.Length  6.5
118  virginica 118 Sepal.Length  7.7
119  virginica 119 Sepal.Length  7.7
120  virginica 120 Sepal.Length  6.0
121  virginica 121 Sepal.Length  6.9
122  virginica 122 Sepal.Length  5.6
123  virginica 123 Sepal.Length  7.7
124  virginica 124 Sepal.Length  6.3
125  virginica 125 Sepal.Length  6.7
126  virginica 126 Sepal.Length  7.2
127  virginica 127 Sepal.Length  6.2
128  virginica 128 Sepal.Length  6.1
129  virginica 129 Sepal.Length  6.4
130  virginica 130 Sepal.Length  7.2
131  virginica 131 Sepal.Length  7.4
132  virginica 132 Sepal.Length  7.9
133  virginica 133 Sepal.Length  6.4
134  virginica 134 Sepal.Length  6.3
135  virginica 135 Sepal.Length  6.1
136  virginica 136 Sepal.Length  7.7
137  virginica 137 Sepal.Length  6.3
138  virginica 138 Sepal.Length  6.4
139  virginica 139 Sepal.Length  6.0
140  virginica 140 Sepal.Length  6.9
141  virginica 141 Sepal.Length  6.7
142  virginica 142 Sepal.Length  6.9
143  virginica 143 Sepal.Length  5.8
144  virginica 144 Sepal.Length  6.8
145  virginica 145 Sepal.Length  6.7
146  virginica 146 Sepal.Length  6.7
147  virginica 147 Sepal.Length  6.3
148  virginica 148 Sepal.Length  6.5
149  virginica 149 Sepal.Length  6.2
150  virginica 150 Sepal.Length  5.9
151     setosa   1  Sepal.Width  3.5
152     setosa   2  Sepal.Width  3.0
153     setosa   3  Sepal.Width  3.2
154     setosa   4  Sepal.Width  3.1
155     setosa   5  Sepal.Width  3.6
156     setosa   6  Sepal.Width  3.9
157     setosa   7  Sepal.Width  3.4
158     setosa   8  Sepal.Width  3.4
159     setosa   9  Sepal.Width  2.9
160     setosa  10  Sepal.Width  3.1
161     setosa  11  Sepal.Width  3.7
162     setosa  12  Sepal.Width  3.4
163     setosa  13  Sepal.Width  3.0
164     setosa  14  Sepal.Width  3.0
165     setosa  15  Sepal.Width  4.0
166     setosa  16  Sepal.Width  4.4
167     setosa  17  Sepal.Width  3.9
168     setosa  18  Sepal.Width  3.5
169     setosa  19  Sepal.Width  3.8
170     setosa  20  Sepal.Width  3.8
171     setosa  21  Sepal.Width  3.4
172     setosa  22  Sepal.Width  3.7
173     setosa  23  Sepal.Width  3.6
174     setosa  24  Sepal.Width  3.3
175     setosa  25  Sepal.Width  3.4
176     setosa  26  Sepal.Width  3.0
177     setosa  27  Sepal.Width  3.4
178     setosa  28  Sepal.Width  3.5
179     setosa  29  Sepal.Width  3.4
180     setosa  30  Sepal.Width  3.2
181     setosa  31  Sepal.Width  3.1
182     setosa  32  Sepal.Width  3.4
183     setosa  33  Sepal.Width  4.1
184     setosa  34  Sepal.Width  4.2
185     setosa  35  Sepal.Width  3.1
186     setosa  36  Sepal.Width  3.2
187     setosa  37  Sepal.Width  3.5
188     setosa  38  Sepal.Width  3.6
189     setosa  39  Sepal.Width  3.0
190     setosa  40  Sepal.Width  3.4
191     setosa  41  Sepal.Width  3.5
192     setosa  42  Sepal.Width  2.3
193     setosa  43  Sepal.Width  3.2
194     setosa  44  Sepal.Width  3.5
195     setosa  45  Sepal.Width  3.8
196     setosa  46  Sepal.Width  3.0
197     setosa  47  Sepal.Width  3.8
198     setosa  48  Sepal.Width  3.2
199     setosa  49  Sepal.Width  3.7
200     setosa  50  Sepal.Width  3.3
201 versicolor  51  Sepal.Width  3.2
202 versicolor  52  Sepal.Width  3.2
203 versicolor  53  Sepal.Width  3.1
204 versicolor  54  Sepal.Width  2.3
205 versicolor  55  Sepal.Width  2.8
206 versicolor  56  Sepal.Width  2.8
207 versicolor  57  Sepal.Width  3.3
208 versicolor  58  Sepal.Width  2.4
209 versicolor  59  Sepal.Width  2.9
210 versicolor  60  Sepal.Width  2.7
211 versicolor  61  Sepal.Width  2.0
212 versicolor  62  Sepal.Width  3.0
213 versicolor  63  Sepal.Width  2.2
214 versicolor  64  Sepal.Width  2.9
215 versicolor  65  Sepal.Width  2.9
216 versicolor  66  Sepal.Width  3.1
217 versicolor  67  Sepal.Width  3.0
218 versicolor  68  Sepal.Width  2.7
219 versicolor  69  Sepal.Width  2.2
220 versicolor  70  Sepal.Width  2.5
221 versicolor  71  Sepal.Width  3.2
222 versicolor  72  Sepal.Width  2.8
223 versicolor  73  Sepal.Width  2.5
224 versicolor  74  Sepal.Width  2.8
225 versicolor  75  Sepal.Width  2.9
226 versicolor  76  Sepal.Width  3.0
227 versicolor  77  Sepal.Width  2.8
228 versicolor  78  Sepal.Width  3.0
229 versicolor  79  Sepal.Width  2.9
230 versicolor  80  Sepal.Width  2.6
231 versicolor  81  Sepal.Width  2.4
232 versicolor  82  Sepal.Width  2.4
233 versicolor  83  Sepal.Width  2.7
234 versicolor  84  Sepal.Width  2.7
235 versicolor  85  Sepal.Width  3.0
236 versicolor  86  Sepal.Width  3.4
237 versicolor  87  Sepal.Width  3.1
238 versicolor  88  Sepal.Width  2.3
239 versicolor  89  Sepal.Width  3.0
240 versicolor  90  Sepal.Width  2.5
241 versicolor  91  Sepal.Width  2.6
242 versicolor  92  Sepal.Width  3.0
243 versicolor  93  Sepal.Width  2.6
244 versicolor  94  Sepal.Width  2.3
245 versicolor  95  Sepal.Width  2.7
246 versicolor  96  Sepal.Width  3.0
247 versicolor  97  Sepal.Width  2.9
248 versicolor  98  Sepal.Width  2.9
249 versicolor  99  Sepal.Width  2.5
250 versicolor 100  Sepal.Width  2.8
251  virginica 101  Sepal.Width  3.3
252  virginica 102  Sepal.Width  2.7
253  virginica 103  Sepal.Width  3.0
254  virginica 104  Sepal.Width  2.9
255  virginica 105  Sepal.Width  3.0
256  virginica 106  Sepal.Width  3.0
257  virginica 107  Sepal.Width  2.5
258  virginica 108  Sepal.Width  2.9
259  virginica 109  Sepal.Width  2.5
260  virginica 110  Sepal.Width  3.6
261  virginica 111  Sepal.Width  3.2
262  virginica 112  Sepal.Width  2.7
263  virginica 113  Sepal.Width  3.0
264  virginica 114  Sepal.Width  2.5
265  virginica 115  Sepal.Width  2.8
266  virginica 116  Sepal.Width  3.2
267  virginica 117  Sepal.Width  3.0
268  virginica 118  Sepal.Width  3.8
269  virginica 119  Sepal.Width  2.6
270  virginica 120  Sepal.Width  2.2
271  virginica 121  Sepal.Width  3.2
272  virginica 122  Sepal.Width  2.8
273  virginica 123  Sepal.Width  2.8
274  virginica 124  Sepal.Width  2.7
275  virginica 125  Sepal.Width  3.3
276  virginica 126  Sepal.Width  3.2
277  virginica 127  Sepal.Width  2.8
278  virginica 128  Sepal.Width  3.0
279  virginica 129  Sepal.Width  2.8
280  virginica 130  Sepal.Width  3.0
281  virginica 131  Sepal.Width  2.8
282  virginica 132  Sepal.Width  3.8
283  virginica 133  Sepal.Width  2.8
284  virginica 134  Sepal.Width  2.8
285  virginica 135  Sepal.Width  2.6
286  virginica 136  Sepal.Width  3.0
287  virginica 137  Sepal.Width  3.4
288  virginica 138  Sepal.Width  3.1
289  virginica 139  Sepal.Width  3.0
290  virginica 140  Sepal.Width  3.1
291  virginica 141  Sepal.Width  3.1
292  virginica 142  Sepal.Width  3.1
293  virginica 143  Sepal.Width  2.7
294  virginica 144  Sepal.Width  3.2
295  virginica 145  Sepal.Width  3.3
296  virginica 146  Sepal.Width  3.0
297  virginica 147  Sepal.Width  2.5
298  virginica 148  Sepal.Width  3.0
299  virginica 149  Sepal.Width  3.4
300  virginica 150  Sepal.Width  3.0
301     setosa   1 Petal.Length  1.4
302     setosa   2 Petal.Length  1.4
303     setosa   3 Petal.Length  1.3
304     setosa   4 Petal.Length  1.5
305     setosa   5 Petal.Length  1.4
306     setosa   6 Petal.Length  1.7
307     setosa   7 Petal.Length  1.4
308     setosa   8 Petal.Length  1.5
309     setosa   9 Petal.Length  1.4
310     setosa  10 Petal.Length  1.5
311     setosa  11 Petal.Length  1.5
312     setosa  12 Petal.Length  1.6
313     setosa  13 Petal.Length  1.4
314     setosa  14 Petal.Length  1.1
315     setosa  15 Petal.Length  1.2
316     setosa  16 Petal.Length  1.5
317     setosa  17 Petal.Length  1.3
318     setosa  18 Petal.Length  1.4
319     setosa  19 Petal.Length  1.7
320     setosa  20 Petal.Length  1.5
321     setosa  21 Petal.Length  1.7
322     setosa  22 Petal.Length  1.5
323     setosa  23 Petal.Length  1.0
324     setosa  24 Petal.Length  1.7
325     setosa  25 Petal.Length  1.9
326     setosa  26 Petal.Length  1.6
327     setosa  27 Petal.Length  1.6
328     setosa  28 Petal.Length  1.5
329     setosa  29 Petal.Length  1.4
330     setosa  30 Petal.Length  1.6
331     setosa  31 Petal.Length  1.6
332     setosa  32 Petal.Length  1.5
333     setosa  33 Petal.Length  1.5
334     setosa  34 Petal.Length  1.4
335     setosa  35 Petal.Length  1.5
336     setosa  36 Petal.Length  1.2
337     setosa  37 Petal.Length  1.3
338     setosa  38 Petal.Length  1.4
339     setosa  39 Petal.Length  1.3
340     setosa  40 Petal.Length  1.5
341     setosa  41 Petal.Length  1.3
342     setosa  42 Petal.Length  1.3
343     setosa  43 Petal.Length  1.3
344     setosa  44 Petal.Length  1.6
345     setosa  45 Petal.Length  1.9
346     setosa  46 Petal.Length  1.4
347     setosa  47 Petal.Length  1.6
348     setosa  48 Petal.Length  1.4
349     setosa  49 Petal.Length  1.5
350     setosa  50 Petal.Length  1.4
351 versicolor  51 Petal.Length  4.7
352 versicolor  52 Petal.Length  4.5
353 versicolor  53 Petal.Length  4.9
354 versicolor  54 Petal.Length  4.0
355 versicolor  55 Petal.Length  4.6
356 versicolor  56 Petal.Length  4.5
357 versicolor  57 Petal.Length  4.7
358 versicolor  58 Petal.Length  3.3
359 versicolor  59 Petal.Length  4.6
360 versicolor  60 Petal.Length  3.9
361 versicolor  61 Petal.Length  3.5
362 versicolor  62 Petal.Length  4.2
363 versicolor  63 Petal.Length  4.0
364 versicolor  64 Petal.Length  4.7
365 versicolor  65 Petal.Length  3.6
366 versicolor  66 Petal.Length  4.4
367 versicolor  67 Petal.Length  4.5
368 versicolor  68 Petal.Length  4.1
369 versicolor  69 Petal.Length  4.5
370 versicolor  70 Petal.Length  3.9
371 versicolor  71 Petal.Length  4.8
372 versicolor  72 Petal.Length  4.0
373 versicolor  73 Petal.Length  4.9
374 versicolor  74 Petal.Length  4.7
375 versicolor  75 Petal.Length  4.3
376 versicolor  76 Petal.Length  4.4
377 versicolor  77 Petal.Length  4.8
378 versicolor  78 Petal.Length  5.0
379 versicolor  79 Petal.Length  4.5
380 versicolor  80 Petal.Length  3.5
381 versicolor  81 Petal.Length  3.8
382 versicolor  82 Petal.Length  3.7
383 versicolor  83 Petal.Length  3.9
384 versicolor  84 Petal.Length  5.1
385 versicolor  85 Petal.Length  4.5
386 versicolor  86 Petal.Length  4.5
387 versicolor  87 Petal.Length  4.7
388 versicolor  88 Petal.Length  4.4
389 versicolor  89 Petal.Length  4.1
390 versicolor  90 Petal.Length  4.0
391 versicolor  91 Petal.Length  4.4
392 versicolor  92 Petal.Length  4.6
393 versicolor  93 Petal.Length  4.0
394 versicolor  94 Petal.Length  3.3
395 versicolor  95 Petal.Length  4.2
396 versicolor  96 Petal.Length  4.2
397 versicolor  97 Petal.Length  4.2
398 versicolor  98 Petal.Length  4.3
399 versicolor  99 Petal.Length  3.0
400 versicolor 100 Petal.Length  4.1
401  virginica 101 Petal.Length  6.0
402  virginica 102 Petal.Length  5.1
403  virginica 103 Petal.Length  5.9
404  virginica 104 Petal.Length  5.6
405  virginica 105 Petal.Length  5.8
406  virginica 106 Petal.Length  6.6
407  virginica 107 Petal.Length  4.5
408  virginica 108 Petal.Length  6.3
409  virginica 109 Petal.Length  5.8
410  virginica 110 Petal.Length  6.1
411  virginica 111 Petal.Length  5.1
412  virginica 112 Petal.Length  5.3
413  virginica 113 Petal.Length  5.5
414  virginica 114 Petal.Length  5.0
415  virginica 115 Petal.Length  5.1
416  virginica 116 Petal.Length  5.3
417  virginica 117 Petal.Length  5.5
418  virginica 118 Petal.Length  6.7
419  virginica 119 Petal.Length  6.9
420  virginica 120 Petal.Length  5.0
421  virginica 121 Petal.Length  5.7
422  virginica 122 Petal.Length  4.9
423  virginica 123 Petal.Length  6.7
424  virginica 124 Petal.Length  4.9
425  virginica 125 Petal.Length  5.7
426  virginica 126 Petal.Length  6.0
427  virginica 127 Petal.Length  4.8
428  virginica 128 Petal.Length  4.9
429  virginica 129 Petal.Length  5.6
430  virginica 130 Petal.Length  5.8
431  virginica 131 Petal.Length  6.1
432  virginica 132 Petal.Length  6.4
433  virginica 133 Petal.Length  5.6
434  virginica 134 Petal.Length  5.1
435  virginica 135 Petal.Length  5.6
436  virginica 136 Petal.Length  6.1
437  virginica 137 Petal.Length  5.6
438  virginica 138 Petal.Length  5.5
439  virginica 139 Petal.Length  4.8
440  virginica 140 Petal.Length  5.4
441  virginica 141 Petal.Length  5.6
442  virginica 142 Petal.Length  5.1
443  virginica 143 Petal.Length  5.1
444  virginica 144 Petal.Length  5.9
445  virginica 145 Petal.Length  5.7
446  virginica 146 Petal.Length  5.2
447  virginica 147 Petal.Length  5.0
448  virginica 148 Petal.Length  5.2
449  virginica 149 Petal.Length  5.4
450  virginica 150 Petal.Length  5.1
451     setosa   1  Petal.Width  0.2
452     setosa   2  Petal.Width  0.2
453     setosa   3  Petal.Width  0.2
454     setosa   4  Petal.Width  0.2
455     setosa   5  Petal.Width  0.2
456     setosa   6  Petal.Width  0.4
457     setosa   7  Petal.Width  0.3
458     setosa   8  Petal.Width  0.2
459     setosa   9  Petal.Width  0.2
460     setosa  10  Petal.Width  0.1
461     setosa  11  Petal.Width  0.2
462     setosa  12  Petal.Width  0.2
463     setosa  13  Petal.Width  0.1
464     setosa  14  Petal.Width  0.1
465     setosa  15  Petal.Width  0.2
466     setosa  16  Petal.Width  0.4
467     setosa  17  Petal.Width  0.4
468     setosa  18  Petal.Width  0.3
469     setosa  19  Petal.Width  0.3
470     setosa  20  Petal.Width  0.3
471     setosa  21  Petal.Width  0.2
472     setosa  22  Petal.Width  0.4
473     setosa  23  Petal.Width  0.2
474     setosa  24  Petal.Width  0.5
475     setosa  25  Petal.Width  0.2
476     setosa  26  Petal.Width  0.2
477     setosa  27  Petal.Width  0.4
478     setosa  28  Petal.Width  0.2
479     setosa  29  Petal.Width  0.2
480     setosa  30  Petal.Width  0.2
481     setosa  31  Petal.Width  0.2
482     setosa  32  Petal.Width  0.4
483     setosa  33  Petal.Width  0.1
484     setosa  34  Petal.Width  0.2
485     setosa  35  Petal.Width  0.2
486     setosa  36  Petal.Width  0.2
487     setosa  37  Petal.Width  0.2
488     setosa  38  Petal.Width  0.1
489     setosa  39  Petal.Width  0.2
490     setosa  40  Petal.Width  0.2
491     setosa  41  Petal.Width  0.3
492     setosa  42  Petal.Width  0.3
493     setosa  43  Petal.Width  0.2
494     setosa  44  Petal.Width  0.6
495     setosa  45  Petal.Width  0.4
496     setosa  46  Petal.Width  0.3
497     setosa  47  Petal.Width  0.2
498     setosa  48  Petal.Width  0.2
499     setosa  49  Petal.Width  0.2
500     setosa  50  Petal.Width  0.2
501 versicolor  51  Petal.Width  1.4
502 versicolor  52  Petal.Width  1.5
503 versicolor  53  Petal.Width  1.5
504 versicolor  54  Petal.Width  1.3
505 versicolor  55  Petal.Width  1.5
506 versicolor  56  Petal.Width  1.3
507 versicolor  57  Petal.Width  1.6
508 versicolor  58  Petal.Width  1.0
509 versicolor  59  Petal.Width  1.3
510 versicolor  60  Petal.Width  1.4
511 versicolor  61  Petal.Width  1.0
512 versicolor  62  Petal.Width  1.5
513 versicolor  63  Petal.Width  1.0
514 versicolor  64  Petal.Width  1.4
515 versicolor  65  Petal.Width  1.3
516 versicolor  66  Petal.Width  1.4
517 versicolor  67  Petal.Width  1.5
518 versicolor  68  Petal.Width  1.0
519 versicolor  69  Petal.Width  1.5
520 versicolor  70  Petal.Width  1.1
521 versicolor  71  Petal.Width  1.8
522 versicolor  72  Petal.Width  1.3
523 versicolor  73  Petal.Width  1.5
524 versicolor  74  Petal.Width  1.2
525 versicolor  75  Petal.Width  1.3
526 versicolor  76  Petal.Width  1.4
527 versicolor  77  Petal.Width  1.4
528 versicolor  78  Petal.Width  1.7
529 versicolor  79  Petal.Width  1.5
530 versicolor  80  Petal.Width  1.0
531 versicolor  81  Petal.Width  1.1
532 versicolor  82  Petal.Width  1.0
533 versicolor  83  Petal.Width  1.2
534 versicolor  84  Petal.Width  1.6
535 versicolor  85  Petal.Width  1.5
536 versicolor  86  Petal.Width  1.6
537 versicolor  87  Petal.Width  1.5
538 versicolor  88  Petal.Width  1.3
539 versicolor  89  Petal.Width  1.3
540 versicolor  90  Petal.Width  1.3
541 versicolor  91  Petal.Width  1.2
542 versicolor  92  Petal.Width  1.4
543 versicolor  93  Petal.Width  1.2
544 versicolor  94  Petal.Width  1.0
545 versicolor  95  Petal.Width  1.3
546 versicolor  96  Petal.Width  1.2
547 versicolor  97  Petal.Width  1.3
548 versicolor  98  Petal.Width  1.3
549 versicolor  99  Petal.Width  1.1
550 versicolor 100  Petal.Width  1.3
551  virginica 101  Petal.Width  2.5
552  virginica 102  Petal.Width  1.9
553  virginica 103  Petal.Width  2.1
554  virginica 104  Petal.Width  1.8
555  virginica 105  Petal.Width  2.2
556  virginica 106  Petal.Width  2.1
557  virginica 107  Petal.Width  1.7
558  virginica 108  Petal.Width  1.8
559  virginica 109  Petal.Width  1.8
560  virginica 110  Petal.Width  2.5
561  virginica 111  Petal.Width  2.0
562  virginica 112  Petal.Width  1.9
563  virginica 113  Petal.Width  2.1
564  virginica 114  Petal.Width  2.0
565  virginica 115  Petal.Width  2.4
566  virginica 116  Petal.Width  2.3
567  virginica 117  Petal.Width  1.8
568  virginica 118  Petal.Width  2.2
569  virginica 119  Petal.Width  2.3
570  virginica 120  Petal.Width  1.5
571  virginica 121  Petal.Width  2.3
572  virginica 122  Petal.Width  2.0
573  virginica 123  Petal.Width  2.0
574  virginica 124  Petal.Width  1.8
575  virginica 125  Petal.Width  2.1
576  virginica 126  Petal.Width  1.8
577  virginica 127  Petal.Width  1.8
578  virginica 128  Petal.Width  1.8
579  virginica 129  Petal.Width  2.1
580  virginica 130  Petal.Width  1.6
581  virginica 131  Petal.Width  1.9
582  virginica 132  Petal.Width  2.0
583  virginica 133  Petal.Width  2.2
584  virginica 134  Petal.Width  1.5
585  virginica 135  Petal.Width  1.4
586  virginica 136  Petal.Width  2.3
587  virginica 137  Petal.Width  2.4
588  virginica 138  Petal.Width  1.8
589  virginica 139  Petal.Width  1.8
590  virginica 140  Petal.Width  2.1
591  virginica 141  Petal.Width  2.4
592  virginica 142  Petal.Width  2.3
593  virginica 143  Petal.Width  1.9
594  virginica 144  Petal.Width  2.3
595  virginica 145  Petal.Width  2.5
596  virginica 146  Petal.Width  2.3
597  virginica 147  Petal.Width  1.9
598  virginica 148  Petal.Width  2.0
599  virginica 149  Petal.Width  2.3
600  virginica 150  Petal.Width  1.8

2.1.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形观察心得 可视化效果:平行坐标图清晰展示了多维数据中不同Species的模式差异,线条和点标记的组合增强了可读性,颜色区分明显,便于比较不同类别 设计选择:灰色填充的点标记与彩色线条形成良好对比,图例位置(0.8,0.8)合理,不遮挡数据,x轴标签分两行有效解决了标签重叠问题

  • 代码编写心得 数据处理:使用tidyr::gather()进行长宽转换是ggplot2绘图的良好实践,fct_inorder保持原始变量顺序很重要 图层叠加:先绘制线后绘制点的顺序确保了点的可见性,点线组合增强了可视化效果 主题优化:图例位置和格式的精细控制体现了专业水准,轴标签处理展示了实际问题解决能力

2.2 雷达图

  • 采用ggiraphExtra::ggRadar 绘图

2.2.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形观察心得 可视化效果:雷达图非常适合展示多变量数据中各组的轮廓特征,不归一化保留了原始数据尺度,便于直接比较,透明填充使多条雷达线更清晰可辨 设计选择:蓝色坐标轴标签与雷达图线条形成良好对比,右侧图例位置合理,不干扰图形主体,点的大小适中,既突出关键点又不显突兀

  • 代码编写心得 主题定制:单独定义mytheme使代码结构更清晰,便于在多个图形间保持一致的风格 参数选择:rescale=FALSE保留了原始数据特性,alpha=0和size=2的组合创造了清晰的轮廓效果 函数使用:ggRadar()提供了简洁的雷达图创建接口,与ggplot2语法风格一致,便于扩展

3 星图和脸谱图

3.1 星图

  • 采用stars 函数,对标准化数据绘制圆弧星图

  • 需要先将四个数值变量转化为矩阵,并将Species 作为矩阵的行名;

  • 设置图例在合适位置,能完整显示;将图形分为10行。

           Sepal.Length Sepal.Width Petal.Length Petal.Width
setosa              5.1         3.5          1.4         0.2
setosa              4.9         3.0          1.4         0.2
setosa              4.7         3.2          1.3         0.2
setosa              4.6         3.1          1.5         0.2
setosa              5.0         3.6          1.4         0.2
setosa              5.4         3.9          1.7         0.4
setosa              4.6         3.4          1.4         0.3
setosa              5.0         3.4          1.5         0.2
setosa              4.4         2.9          1.4         0.2
setosa              4.9         3.1          1.5         0.1
setosa              5.4         3.7          1.5         0.2
setosa              4.8         3.4          1.6         0.2
setosa              4.8         3.0          1.4         0.1
setosa              4.3         3.0          1.1         0.1
setosa              5.8         4.0          1.2         0.2
setosa              5.7         4.4          1.5         0.4
setosa              5.4         3.9          1.3         0.4
setosa              5.1         3.5          1.4         0.3
setosa              5.7         3.8          1.7         0.3
setosa              5.1         3.8          1.5         0.3
setosa              5.4         3.4          1.7         0.2
setosa              5.1         3.7          1.5         0.4
setosa              4.6         3.6          1.0         0.2
setosa              5.1         3.3          1.7         0.5
setosa              4.8         3.4          1.9         0.2
setosa              5.0         3.0          1.6         0.2
setosa              5.0         3.4          1.6         0.4
setosa              5.2         3.5          1.5         0.2
setosa              5.2         3.4          1.4         0.2
setosa              4.7         3.2          1.6         0.2
setosa              4.8         3.1          1.6         0.2
setosa              5.4         3.4          1.5         0.4
setosa              5.2         4.1          1.5         0.1
setosa              5.5         4.2          1.4         0.2
setosa              4.9         3.1          1.5         0.2
setosa              5.0         3.2          1.2         0.2
setosa              5.5         3.5          1.3         0.2
setosa              4.9         3.6          1.4         0.1
setosa              4.4         3.0          1.3         0.2
setosa              5.1         3.4          1.5         0.2
setosa              5.0         3.5          1.3         0.3
setosa              4.5         2.3          1.3         0.3
setosa              4.4         3.2          1.3         0.2
setosa              5.0         3.5          1.6         0.6
setosa              5.1         3.8          1.9         0.4
setosa              4.8         3.0          1.4         0.3
setosa              5.1         3.8          1.6         0.2
setosa              4.6         3.2          1.4         0.2
setosa              5.3         3.7          1.5         0.2
setosa              5.0         3.3          1.4         0.2
versicolor          7.0         3.2          4.7         1.4
versicolor          6.4         3.2          4.5         1.5
versicolor          6.9         3.1          4.9         1.5
versicolor          5.5         2.3          4.0         1.3
versicolor          6.5         2.8          4.6         1.5
versicolor          5.7         2.8          4.5         1.3
versicolor          6.3         3.3          4.7         1.6
versicolor          4.9         2.4          3.3         1.0
versicolor          6.6         2.9          4.6         1.3
versicolor          5.2         2.7          3.9         1.4
versicolor          5.0         2.0          3.5         1.0
versicolor          5.9         3.0          4.2         1.5
versicolor          6.0         2.2          4.0         1.0
versicolor          6.1         2.9          4.7         1.4
versicolor          5.6         2.9          3.6         1.3
versicolor          6.7         3.1          4.4         1.4
versicolor          5.6         3.0          4.5         1.5
versicolor          5.8         2.7          4.1         1.0
versicolor          6.2         2.2          4.5         1.5
versicolor          5.6         2.5          3.9         1.1
versicolor          5.9         3.2          4.8         1.8
versicolor          6.1         2.8          4.0         1.3
versicolor          6.3         2.5          4.9         1.5
versicolor          6.1         2.8          4.7         1.2
versicolor          6.4         2.9          4.3         1.3
versicolor          6.6         3.0          4.4         1.4
versicolor          6.8         2.8          4.8         1.4
versicolor          6.7         3.0          5.0         1.7
versicolor          6.0         2.9          4.5         1.5
versicolor          5.7         2.6          3.5         1.0
versicolor          5.5         2.4          3.8         1.1
versicolor          5.5         2.4          3.7         1.0
versicolor          5.8         2.7          3.9         1.2
versicolor          6.0         2.7          5.1         1.6
versicolor          5.4         3.0          4.5         1.5
versicolor          6.0         3.4          4.5         1.6
versicolor          6.7         3.1          4.7         1.5
versicolor          6.3         2.3          4.4         1.3
versicolor          5.6         3.0          4.1         1.3
versicolor          5.5         2.5          4.0         1.3
versicolor          5.5         2.6          4.4         1.2
versicolor          6.1         3.0          4.6         1.4
versicolor          5.8         2.6          4.0         1.2
versicolor          5.0         2.3          3.3         1.0
versicolor          5.6         2.7          4.2         1.3
versicolor          5.7         3.0          4.2         1.2
versicolor          5.7         2.9          4.2         1.3
versicolor          6.2         2.9          4.3         1.3
versicolor          5.1         2.5          3.0         1.1
versicolor          5.7         2.8          4.1         1.3
virginica           6.3         3.3          6.0         2.5
virginica           5.8         2.7          5.1         1.9
virginica           7.1         3.0          5.9         2.1
virginica           6.3         2.9          5.6         1.8
virginica           6.5         3.0          5.8         2.2
virginica           7.6         3.0          6.6         2.1
virginica           4.9         2.5          4.5         1.7
virginica           7.3         2.9          6.3         1.8
virginica           6.7         2.5          5.8         1.8
virginica           7.2         3.6          6.1         2.5
virginica           6.5         3.2          5.1         2.0
virginica           6.4         2.7          5.3         1.9
virginica           6.8         3.0          5.5         2.1
virginica           5.7         2.5          5.0         2.0
virginica           5.8         2.8          5.1         2.4
virginica           6.4         3.2          5.3         2.3
virginica           6.5         3.0          5.5         1.8
virginica           7.7         3.8          6.7         2.2
virginica           7.7         2.6          6.9         2.3
virginica           6.0         2.2          5.0         1.5
virginica           6.9         3.2          5.7         2.3
virginica           5.6         2.8          4.9         2.0
virginica           7.7         2.8          6.7         2.0
virginica           6.3         2.7          4.9         1.8
virginica           6.7         3.3          5.7         2.1
virginica           7.2         3.2          6.0         1.8
virginica           6.2         2.8          4.8         1.8
virginica           6.1         3.0          4.9         1.8
virginica           6.4         2.8          5.6         2.1
virginica           7.2         3.0          5.8         1.6
virginica           7.4         2.8          6.1         1.9
virginica           7.9         3.8          6.4         2.0
virginica           6.4         2.8          5.6         2.2
virginica           6.3         2.8          5.1         1.5
virginica           6.1         2.6          5.6         1.4
virginica           7.7         3.0          6.1         2.3
virginica           6.3         3.4          5.6         2.4
virginica           6.4         3.1          5.5         1.8
virginica           6.0         3.0          4.8         1.8
virginica           6.9         3.1          5.4         2.1
virginica           6.7         3.1          5.6         2.4
virginica           6.9         3.1          5.1         2.3
virginica           5.8         2.7          5.1         1.9
virginica           6.8         3.2          5.9         2.3
virginica           6.7         3.3          5.7         2.5
virginica           6.7         3.0          5.2         2.3
virginica           6.3         2.5          5.0         1.9
virginica           6.5         3.0          5.2         2.0
virginica           6.2         3.4          5.4         2.3
virginica           5.9         3.0          5.1         1.8

3.1.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形特点:

    1. 每个观测样本(共150个)用一片”星瓣”表示,三种颜色代表三个物种

    2. 四个测量指标对应星瓣的四个扇形区域

    3. 数据经过标准化处理(scale=TRUE),使各指标具有可比性

    4. 采用圆弧图形式(draw.segments=TRUE),每个扇形面积反映指标值大小

    5. 图形采用10行布局(nrow=10),150个观测整齐排列

  • 星图与前两种多变量可视化方法相比具有独特优势:

    1. 能同时展示所有个体观测而非仅群体特征

    2. 扇形面积编码方式直观反映数值大小

    3. 矩阵式排列便于发现数据中的模式和异常值

    4. 特别适合中等规模数据集的整体浏览

    这种星图在探索性数据分析阶段非常有用,能快速发现数据中的聚类模式、异常值和变量间关系,是数据科学家工具箱中的重要可视化工具之一。

3.2 脸谱图

  • 采用aplpack::faces 函数,作Species 三个类别的脸谱图
  • 需要先将四个数值变量转化为矩阵,并将Species 作为矩阵的行名;
  • 设置图例在合适位置,能完整显示;将图形分为12列。

effect of variables:
 modified item       Var           
 "height of face   " "Sepal.Length"
 "width of face    " "Sepal.Width" 
 "structure of face" "Petal.Length"
 "height of mouth  " "Petal.Width" 
 "width of mouth   " "Sepal.Length"
 "smiling          " "Sepal.Width" 
 "height of eyes   " "Petal.Length"
 "width of eyes    " "Petal.Width" 
 "height of hair   " "Sepal.Length"
 "width of hair   "  "Sepal.Width" 
 "style of hair   "  "Petal.Length"
 "height of nose  "  "Petal.Width" 
 "width of nose   "  "Sepal.Length"
 "width of ear    "  "Sepal.Width" 
 "height of ear   "  "Petal.Length"

3.2.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形特点:

    1. 每个脸谱代表一个鸢尾花物种(Setosa、Versicolor、Virginica)

    2. 四个面部特征(如脸型、眼睛大小、嘴巴弧度等)对应四个测量指标

    3. 数据经过标准化处理(scale=TRUE)使各指标可比

    4. 采用4列布局(ncol.plot=4)展示脸谱

    5. 脸部特征变化直观反映不同物种的特征差异

  • 脸谱图的独特价值:

    1. 利用人类对人脸的高度辨识能力,使数据模式更易被察觉

    2. 适合展示中等数量观测的多维数据

    3. 能同时呈现个体特征和整体模式

    4. 生动有趣,适合非技术观众

    局限性:

    1. 面部特征与数据指标的对应关系需要解释

    2. 对太多观测或变量效果会下降

    3. 精确数值难以从图形中读取

    脸谱图在探索性数据分析和数据故事讲述中特别有用,能将抽象数据转化为易于理解的人类面部特征,帮助快速识别数据中的模式和异常。

4 聚类图和热图

4.1 系统聚类树状图

  • 采用factoextra::fviz_dend 函数,对标准化后数据作图;
  • 需要先将四个数值变量转化为矩阵,并将Species 作为矩阵的行名;
  • 要求分为3类,观察分类结果和Species 的差异;树状图的外观为圆形。

4.1.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形特点:

    1. 采用圆形布局(type=“circular”)的树状图,结构清晰美观

    2. 使用Ward.D2方法进行层次聚类,分为3个主要类别(k=3)

    3. 不同聚类用不同颜色区分(Set1调色板)

    4. 每个叶节点代表一个样本,标签显示物种名称

    5. 矩形框标记聚类分组,填充颜色增强可视化效果

    6. 数据经过标准化和欧式距离计算处理

  • 系统聚类树状图的独特价值:

    1. 直观展示数据层次结构和聚类过程

    2. 可以同时观察个体样本和整体聚类模式

    3. 圆形布局节省空间且美观

    4. 能评估不同聚类数量的效果

    特别发现:

    • 从图形可见,Setosa物种能很好地区分开来

    • Versicolor和Virginica有一定重叠,与实际情况相符

    • 聚类结果与真实物种分类高度一致,验证了鸢尾花特征的判别力

    这种可视化方法在探索数据自然分组、评估特征判别力等方面极具价值,是数据科学家进行无监督学习的重要工具。

4.2 K-menas聚类主成分图

  • 采用factoextra::fviz_cluster 函数,对标准化后数据作图;

  • 需要先将四个数值变量转化为矩阵,并将1:150 作为矩阵的行名;

  • 要求分为3类,类别轮廓为正态分布,观察哪些观察值比较异常。

4.2.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形特点:

    1. 基于主成分分析(PCA)降维后的二维可视化

    2. 3个聚类中心用不同颜色表示

    3. 椭圆表示每个聚类的正态分布轮廓(ellipse.type=“norm”)

    4. 样本点根据所属聚类着色,点旁标注行号(1:150)

    5. repel=TRUE避免标签重叠,保持图形清晰

    6. 图形标题说明聚类方法和类别数

  • 相比层次聚类,K-means计算效率更高:

  1. PCA投影保留了主要变异信息

  2. 椭圆置信区域直观显示聚类紧密度

  3. 适合中等规模数据集的快速聚类分析

这种可视化方法能有效评估聚类效果,识别潜在异常值,是探索性数据分析中常用的技术手段

4.3 热图

  • 采用gplots::heatmap.2 函数,对原始数据绘制热力图

  • 需要先将四个数值变量转化为矩阵,并将Species 作为矩阵的行名;

  • 要求横轴和纵轴均添加聚类树状图

4.3.1 图形观察和代码编写的心得体会

  • 图形观察心得 颜色选择:rainbow(256)提供了鲜艳的颜色渐变,但可能不是最佳选择 彩虹色系有时会导致视觉上的不连续感,可以考虑heat.colors()或viridis等更专业的色系 标签处理:调整标签角度(srtCol)和位置(adjCol)确实能改善长标签的可读性,标签大小调整(cex)对于大量行/列的数据特别重要 树状图展示:同时显示行列聚类(dendrogram=“both”)有助于观察双向关系,但要注意聚类方法默认使用欧式距离,可能不适合所有数据类型

  • 代码编写心得 数据流清晰:使用管道操作符(%>%)使数据处理流程更加清晰,矩阵转换和行名设置一气呵成

    参数丰富:heatmap.2()提供了大量可调参数,可以精细控制图形外观,边距、标签、色键等都能灵活调整

    交互性:静态热图有限,可以考虑plotly或d3heatmap创建交互式热图,交互式热图可以解决标签重叠问题并提供更多探索功能