Saídas gráficas no R

class: center, middle, inverse, title-slide

# Saídas gráficas no R
## introdução ao pacote ggplot2
### Henrique José de Paula Alves
### Diest - Ipea
### 21-03-2022

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# Material de apoio

[Material](http://localhost:4321/courses/example/python/)

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## O que você vai aprender

- Habilidades fundamentais de programação R
- Conceitos estatísticos e resultados gráficos: como aplicá-los
- Ganhe experiência com o R:  visualização de dados com o pacote ggplot2 e mineração de dados com o pacote tidyverse

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## Visão geral do curso

- Grande demanda por profissionais em estatística aplicada
- Mineração de dados e as saídas gráficas: passo fundamental em estatística aplicada
- Objetivo:  apresentar duas importantes ferramentas disponíveis no software R: os pacotes tidyverse e ggplot2

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## Pré-requisitos

- É desejável que o aluno tenha algum conhecimento de programação em linguagem R
- É também desejável que o aluno tenha conhecimentos básicos de Estatística e Probabilidades

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## Introdução

- Todo e qualquer resultado estatístico deve ser bem compreendido
- Saídas gráficas representam um resultado estatístico
- Apresentação do comportamento dos dados de forma resumida
- Não é uma tarefa fácil nem corriqueira

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## Introdução

- Uma forma direta de obter saídas gráficas: pacotes esquisse e ggplotgui
- Esse não é o nosso objetivo
- Apresentar o pacote ggplot2 de forma lenta e gradativa
- O seu diferencial com relação a outros pacotes
- Funções de saídas gráficas: base do R

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## Base de dados

- Base de dados disponível no R: [mtcars](https://gist.github.com/seankross/a412dfbd88b3db70b74b)
- Coletados da revista "Motor Trend US (1974)"
- 32 modelos de automóveis: consumo de combustível e outros 10 aspectos de design e desempenho

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## Base de dados

- Preparando a base de dados

```r
mtcars <- within(mtcars, {
   vs <- factor(vs, labels = c("V", "S"))
   am <- factor(am, labels = c("automatica", "manual"))
   cyl  <- ordered(cyl)
   gear <- ordered(gear)
   carb <- ordered(carb)})
summary(mtcars)
```

```
##       mpg        cyl         disp             hp             drat      
##  Min.   :10.40   4:11   Min.   : 71.1   Min.   : 52.0   Min.   :2.760  
##  1st Qu.:15.43   6: 7   1st Qu.:120.8   1st Qu.: 96.5   1st Qu.:3.080  
##  Median :19.20   8:14   Median :196.3   Median :123.0   Median :3.695  
##  Mean   :20.09          Mean   :230.7   Mean   :146.7   Mean   :3.597  
##  3rd Qu.:22.80          3rd Qu.:326.0   3rd Qu.:180.0   3rd Qu.:3.920  
##  Max.   :33.90          Max.   :472.0   Max.   :335.0   Max.   :4.930  
##        wt             qsec       vs              am     gear   carb  
##  Min.   :1.513   Min.   :14.50   V:18   automatica:19   3:15   1: 7  
##  1st Qu.:2.581   1st Qu.:16.89   S:14   manual    :13   4:12   2:10  
##  Median :3.325   Median :17.71                          5: 5   3: 3  
##  Mean   :3.217   Mean   :17.85                                 4:10  
##  3rd Qu.:3.610   3rd Qu.:18.90                                 6: 1  
##  Max.   :5.424   Max.   :22.90                                 8: 1
```

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## Porque o pacote ggplot2

- Vamos construir algumas saídas gráficas
- Utilzar as funções do pacote graphics: base do R
- Pacote lattice

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## Porque o pacote ggplot2 (base)

.pull-left[

```r
hist(mtcars$mpg,
     col = "lightblue",
     main = "Função hist (base)",
     xlab = "Milhas por galão (mpg)",
     ylab = "Frequência absoluta")
```
]

.pull-right[
<img src="teste_files/figure-html/fig1-1.svg" width="100%" style="display: block; margin: auto;" />
]

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## Porque o pacote ggplot2 (lattice)

.pull-left[

```r
library(lattice)
histogram(~mpg,data=mtcars, 
          type ="count", 
          xlab ="Milhas por galão (mpg)",
       ylab = "Frequência absoluta", 
       main ="Função histogram (lattice)",
       col = "lightblue", breaks = 5)
```
]

.pull-right[
<img src="teste_files/figure-html/fig2-1.svg" width="100%" style="display: block; margin: auto;" />
]

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## Porque o pacote ggplot2 (base)

.pull-left[

```r
tab <- table(mtcars$cyl)
barplot(tab, 
        col = "lightblue",
        main = "Função barplot (base)", 
  xlab = "Número de cilindros por motor (cyl)", 
  ylab = "Frequência absoluta")
```
]

.pull-right[
<img src="teste_files/figure-html/fig3-1.svg" width="100%" style="display: block; margin: auto;" />
]

---

## Porque o pacote ggplot2 (lattice)

.pull-left[

```r
library(lattice)
tabela <- xtabs(~cyl, data = mtcars)
barchart(tabela,
         horizontal = FALSE, 
         main = "Função barchart (lattice)",
         xlab = "Número de cilindros por motor (cyl)", 
         ylab = "Frequência absoluta", 
         col = "lightblue")
```
]

.pull-right[
<img src="teste_files/figure-html/fig4-1.svg" width="100%" style="display: block; margin: auto;" />
]

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## Porque o pacote ggplot2

Não é necessário:

- comandos específicos para cada gráfico gerado

- funções adicionais (table ou xtabs)

- conhecimento prévio de cada uma das funções

- sintaxe fixa e única

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## O pacote ggplot2

Estatístico, cientista computacional e professor adjunto norte-americano

- Leland Wilkinson (2005)
- "The grammar of Graphics"
- mapeamento dos dados em atributos estéticos (posição, cor, forma, tamanho, etc)
- formas geométricas (pontos, linhas, barras, caixas, etc)
- Hadley Wickham (2008)
- Respondeu a pergunta: "O que é um gráfico estatístico?"
- Livro "A Layered Grammar of Graphics"

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## O pacote ggplot2

Vantagens:

- Os gráficos construídos são mais bonitos e apresentáveis
- Fácil personalização
- Apresentam uma estrutura (sintaxe) única e padronizada

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## O pacote ggplot2

- Elementos de um gráfico: dados, sistema de coordenadas, rótulos, anotações
- Sobreposição de camadas
- Criou o pacote ggplot2
- Essência: construir um gráfico estatístico camada por camada

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## A gramática em camada de gráficos

Descrevendo um gráfico estatístico:

| Elementos | Exemplos |
|----------------|-----------------------------------------------------------------------|
| **aes**tética$^*$ | cor, formato|
| **geom**etrias$^*$ | barra, ponto|
| e**stat**ísticas (modelos) | mediana, máximo|
| **facet**as | facetas|
| **coord**enadas | polar, cartesiana|
| **them**as | eixos, títulos|

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## Passos

Primeiro passo:

```r
ggplot(mtcars)
```