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### TALLER SOBRE FUNDAMENTOS DE R                                            ###
### PRESENTATION 8: GRÁFICOS                                                 ### 
###                                                                          ###
### Center for Conservation and Sustainable Development                      ###
### Missouri Botanical Garden                                                ###
### Website: rbasicsworkshop.weebly.com                                      ### 
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# Esta presentación del taller se basa en el capítulo 4 de "R para principiantes"
# (Paradis 2003) y esta dividida en las siguientes secciones:

# A) Introducción
# B) Manejo de dispositivos gráficos: abrir varios dispositivos gráficos
# C) Manejo de dispositivos gráficos: división de un dispositivo gráfico
# D) Funciones gráficas de alto nivel (crean gráficas) 
# E) Funciones gráficas de bajo nivel (modifican gráficas existentes)
# F) Parámetros gráficos (determinan el formato de las gráficas, pueden
#    modificarse usando la función "par")
# G) Funciones gráficas cuyos resultados pueden asignarse a objetos de R 
#    (*hist*, *boxplot*, *barplot*)


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# A) Introducción
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# R ofrece una variedad muy amplia de opciones para construir gráficos. Escriba 
# este código en la consola para ver algunas de estas opciones:
demo(graphics)

# El siguiente código (de la página de ayuda de la función *image*) produce
# una mejor versión del gráfico del volcán:
x <- 10*(1:nrow(volcano))
y <- 10*(1:ncol(volcano))
image(x, y, volcano, col = terrain.colors(100), axes = FALSE)
contour(x, y, volcano, levels = seq(90, 200, by = 5),
    add = TRUE, col = "peru")
axis(1, at = seq(100, 800, by = 100))
axis(2, at = seq(100, 600, by = 100))
box()
title(main = "Maunga Whau Volcano", font.main = 4)

# CRAN Task View: Graphic Displays & Dynamic Graphics & Graphic Devices & 
# Visualization, http://cran.r-project.org/web/views/Graphics.html

# El resultado de varias funciones gráficas (e.g., *plot*) no se puede asignar a
# objetos de R como los que hemos visto (vectores, factores, matrices, arreglos,
# marcos de datos o listas), sino que se envía a dispositivos gráficos. Los
# dispositivos gráficos son ventanas o archivos. La excepción son algunas
# funciones gráficas (e.g., *hist*, *boxplot*, *barplot*) cuyos resultados sí
# pueden asignarse a objetos de R, como veremos en la última sección de esta
# presentación. Pero primero nos enfocaremos en el manejo de dispositivos
# gráficos (i.e., ventanas y archivos), ya que estos son el principal medio
# para la presentación de gráficos en R. 


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# B) Manejo de dispositivos gráficos: abrir varios dispositivos gráficos
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# Cuando R ejecuta una función gráfica, una ventana gráfica se abre, a menos que
# ya haya un dispositivo gráfico abierto:

data(iris)
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19) 
# puede utilizar el menú bajo "File" para guardar la figura en un archivo

# La función *dev.new* abre una nueva ventana gráfica:
dev.new()
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Length, pch=19)

# Hay varias funciones para abrir dispositivos gráficos que son archivos,
# según el tipo de archivo. Antes de ejecutar el siguiente código, asegúrese
# que el directorio de trabajo corresponde a la carpeta donde usted quiere
# guardar varios archivos gráficos que se generarán en los ejemplos a
# continuación (use las funciones *getwd* and *setwd* para definir y verificar
# su directorio de trabajo).

jpeg(file="SepalLenght_vs_SepalWidth.jpeg")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
dev.off() #closes graphical device

png(file="SepalLenght_vs_SepalWidth.png")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
dev.off()

pdf(file="SepalLenght_vs_SepalWidth.pdf")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
dev.off()

postscript(file="SepalLenght_vs_SepalWidth.ps")   # utilizado frecuentemente en publicaciones
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
dev.off()

postscript(file="SepalLenght_vs_SepalWidth.eps")  # utilizado frecuentemente en publicaciones
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
dev.off()

# Visite la página de ayuda de la función *device* para ver los dispositivos
# gráficos disponibles:
?device

# Pueden haber varios dispositvos gráficos abiertos simultaneamente durante una
# sesión de R. La función *dev.list* se utiliza para deteminar cuáles
# dispositivos gráficos están abiertos en un momento dado:
dev.list()

# La función *dev.cur* se utiliza para determinar cuál es el dispositivo gráfico 
# activo en un momento dado, es decir, el dispositivo gráfico al cuál se
# enviará el resultado de las funciones gráficas como *plot*:
dev.cur()

# La función *dev.set* define el dispositivo gráfico activo:
dev.set(2)

# La función *dev.off* cierra un dispositivo gráfico:
dev.off(3)

# Para cerrar el dispositivo gráfico activo:
dev.off()


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# C) Manejo de dispositivos gráficos: división de un dispositivo gráfico
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# La función *layout* divide un dispositivo gráfico en partes a las que los
# resultados de las funciones gráficas (tales como *plot*) son asignados
# sucesivamente. El principal argumento de la función *layout* es una matriz
# con números enteros que determina la división del dispositivo gráfico y,
# además, el orden en el que los resultados de las funciones gráficas son
# asignados a las diferentes divisiones. 

layout(matrix(1:4, 2, 2)) #ver la página de ayuda de *layout*
layout.show(4)		#ver la página de ayuda de *layout.show*
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19, cex.lab=1.5, cex.axis=1.5, 
    xlab="Sepal length (cm)", ylab="Sepal width (cm)")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Length, pch=19, cex.lab=1.5, cex.axis=1.5, 
    xlab="Sepal length (cm)", ylab="Petal length (cm)")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Width, pch=19, cex.lab=1.5, cex.axis=1.5, 
    xlab="Sepal length (cm)", ylab="Petal width (cm)")
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Width, pch=19, type="n", axes=F, bty="n", 
    xlab="", ylab="")
mtext("Sepal length", line=-3, cex=1.5)
mtext("versus", line=-5, cex=1.5)
mtext("other variables", line=-7, cex=1.5)
mtext("in Anderson's Iris", line=-9, cex=1.5)

layout(matrix(1:6, 3, 2))
layout.show(6)
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width, pch=19)
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Length, pch=19)
plot(iris$Sepal.Length, iris$Petal.Width, pch=19)
plot(iris$Sepal.Width, iris$Petal.Length, pch=19)
plot(iris$Sepal.Width, iris$Petal.Width, pch=19)
plot(iris$Petal.Length, iris$Petal.Width, pch=19)

layout(matrix(1, 1, 1))
layout.show(1)

# Por defecto la función *layout* divide un dispositivo gráfico en partes
# de igual tamaño. Los argumentos "widths" y "heights" se pueden  utilizar
# para dividir un dispositivo gráfico en partes de tamaños diferentes:

m <- matrix(1:4, 2, 2)
layout(m, widths=c(1, 3), heights=c(3, 1))
layout.show(4)

m <- matrix(c(1,1,2,1),2,2)
layout(m, widths=c(2, 1), heights=c(1, 2))
layout.show(2)


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# D) Funciones gráficas de alto nivel (crean gráficas) 
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# A continuación algunos ejemplos, ver més funciones en las páginas
# 32-33 de "R para principiantes" (Paradis 2003)
iris[1:5,]
plot(iris$Sepal.Length)
plot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width)
plot(iris$Petal.Length, iris$Petal.Width)
plot(iris$Petal.Length, iris$Petal.Width, xlab="Sepal length (cm)", 
    ylab="Petal Width (cm)", cex.axis=1.5, cex.lab=1.5, bty="n", pch=19)
sunflowerplot(iris$Sepal.Length, iris$Sepal.Width)
boxplot(iris$Sepal.Length ~ iris$Species)
boxplot(iris$Sepal.Length ~ iris$Species, names=expression(italic("Iris setosa"), 
    italic("Iris versicolor"), italic("Iris virginica")), 
    ylab="Sepal length (cm)", cex.axis=1.5, cex.lab=1.5)
coplot(iris$Petal.Length ~ iris$Petal.Width | iris$Sepal.Length, overlap=0, pch=19)
pairs(iris)
hist(iris$Sepal.Length)


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# E) Funciones gráficas de bajo nivel (modifican gráficas existentes)
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# El siguiente código presenta algunos ejemplos con funciones *points* y *legend*;
# ver otras funciones en lass páginas 34 de "R para principiantes" (Paradis 2003)

plot(iris$Petal.Length, iris$Petal.Width, xlab="Sepal length (cm)", 
    ylab="Petal Width (cm)", cex=1.3, cex.axis=1.5, cex.lab=1.5, bty="n")
    
points(iris$Petal.Length[iris$Species=="setosa"], 
    iris$Petal.Width[iris$Species=="setosa"], cex=1.3, pch=19, col="red")
points(iris$Petal.Length[iris$Species=="versicolor"], 
    iris$Petal.Width[iris$Species=="versicolor"], cex=1.3, pch=19, col="blue")
points(iris$Petal.Length[iris$Species=="virginica"], 
    iris$Petal.Width[iris$Species=="virginica"], cex=1.3, pch=19, col="green")
legend("topleft", c("Iris setosa", "I. versicolor", "I. virginica"), 
    pch=19, col=c("red", "blue", "green"), cex=1.3)
legend("bottomright", c(expression(italic("Iris setosa")), 
    expression(italic("Iris versicolor")), expression(italic("Iris virginica"))), 
    pch=19, col=c("red", "blue", "green"), cex=1.3)
legend(1.3, 1.9, c(expression(italic("Iris setosa")), 
    expression(italic("Iris versicolor")), expression(italic("Iris virginica"))), 
    pch=19, col=c("red", "blue", "green"), cex=1.3)


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# F) Parámetros gráficos (determinan el formato de las gráficas, pueden
#    modificarse usando la función "par")
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# Usted tendrá verdadero control de sus gráficas utilizando las amplias
# posibilidades que brinda la función *par*. Para ello es importante familiarizarse
# con la página de ayuda de esta función. Los siguientes tres bloques de código
# ilustran el uso de la función *par* y, también, de las funciones gráficas de bajo 
# nivel "axis", "mtext" y "legend":

par(mar = c(5, 4, 4, 2) + 0.1) # These are default values, see help for "par"
hist(iris$Sepal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), col="gray70", border="gray40", 
    xlab="", ylab="", main="", xaxt="n", yaxt="n", ylim=c(0,40))
par(new=T)
hist(iris$Petal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), density=30, xlab="", ylab="", 
    main="", xaxt="n", yaxt="n", ylim=c(0,40))
axis(1, at=seq(0,8,1), cex.axis=2, lwd=2)
mtext("Length (cm)", side=1, line=3, cex=2)
axis(2, cex.axis=1.5, cex.axis=2, lwd=2)
mtext("Specimens", side=2, line=3, cex=2)
legend("topright", c("Sepals", "Petals"), fill=c("gray70", "black"), 
    density=c(1000, 30), pt.cex=2, border=c("gray40", "black"), cex=2)
# There is a problem, see it? In the next block of code the problem is solved 
# using argument "mar" of function "par"

par(mar = c(5, 5, 4, 2) + 0.1)
hist(iris$Sepal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), col="gray70", border="gray40", 
    xlab="", ylab="", main="", xaxt="n", yaxt="n", ylim=c(0,40))
par(new=T)
hist(iris$Petal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), density=30, xlab="", ylab="", 
    main="", xaxt="n", yaxt="n", ylim=c(0,40))
axis(1, at=seq(0,8,1), cex.axis=2, lwd=2)
mtext("Length (cm)", side=1, line=3, cex=2)
axis(2, cex.axis=1.5, cex.axis=2, lwd=2)
mtext("Specimens", side=2, line=3, cex=2)
legend("topright", c("Sepals", "Petals"), fill=c("gray70", "black"), 
    density=c(1000, 30), pt.cex=2, border=c("gray40", "black"), cex=2)

par(mfcol = c(1,2))
hist(iris$Sepal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), col="gray", border="black", 
    ylim=c(0,40), xlab="Length (cm)", ylab="Specimens", cex.lab=1.5, 
    cex.axis=1.5, main="Sepals", cex.main=1.5)
hist(iris$Petal.Length, breaks=seq(0,8,0.5), col="gray", border="black", 
    ylim=c(0,40), xlab="Length (cm)", ylab="Specimens", cex.lab=1.5, 
    cex.axis=1.5, main="Petals", cex.main=1.5)


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# G) Funciones gráficas cuyos resultados pueden asignarse a objetos de R 
#    (*hist*, *boxplot*, *barplot*)
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par(mfcol = c(1,1))
h.Sepal.Length <- hist(iris$Sepal.Length, breaks=seq(0,8,0.5))
h.Sepal.Length
class(h.Sepal.Length)
attributes(h.Sepal.Length)
str(h.Sepal.Length)
h.Sepal.Length$mids
h.Sepal.Length$counts

bp.Sepal.Length <- boxplot(iris$Sepal.Length ~ iris$Species)
bp.Sepal.Length
class(bp.Sepal.Length)
attributes(bp.Sepal.Length)
str(bp.Sepal.Length)
bp.Sepal.Length[[1]]
bp.Sepal.Length[[1]][1,]
bp.Sepal.Length[[2]]