生データから誤差線付きの折れ線グラフ

生データから折れ線グラフを作成します。

こんな図を作る手順です。

今回もRに予め用意されているデータセット「ToothGrowth」を使ってやってみます。

Rを立ち上げて「ToothGrowth」と入力すると、以下のデータが出てきます。

    len supp dose
1   4.2   VC  0.5
2  11.5   VC  0.5
3   7.3   VC  0.5
4   5.8   VC  0.5
5   6.4   VC  0.5
6  10.0   VC  0.5
7  11.2   VC  0.5
8  11.2   VC  0.5
9   5.2   VC  0.5
10  7.0   VC  0.5
（以下省略、データ数は60）

どんなデータなのか、を知りたいときは、help関数で聞いてみましょう。

> help(ToothGrowth)

すると、説明が出てきます。訳すると「モルモットの象牙芽細胞（歯の成長に関与する細胞）の長さについて、オレンジジュース（OJ）またはビタミンC（VC）を、3つの用量（1日あたり0.5、1、2mg）で投与してどう変化するか調べた」というものです。lenが細胞の長さ、suppが投与したもの、doseが用量です。つまり、3つの変数があり、lenを応答変数とした場合、2要因の実験ということになります。

まず、平均と標準偏差を集計します。

Lmean<-tapply(ToothGrowth$len,ToothGrowth[, c("dose","supp")], mean)
Lsd<-tapply(ToothGrowth$len, ToothGrowth[, c("dose","supp")], sd)

ここで注意しなければならないのは、x軸に用いる変数（この場合は"dose"）を先にするということです。

試しに「Lmean」と入力してみると以下のように表示されます。

     supp
dose     OJ    VC
  0.5 13.23  7.98
  1   22.70 16.77
  2   26.06 26.14

ではグラフにしていきましょう。今回は余白を少なくするため、予め「par(mar=c(5,5,1,1))」を入力しています。

まず、x軸の数値を先に指定しておきます。こうすると後でラクです。この場合は用量が3段階で0.5、1、2なので、以下のようにしておきます。

xdose<-c(0.5, 1, 2)

matplot(xdose, Lmean, type="b", pch=c(1,2), lty=c(2,3), xlab="Dose", ylab="Length", 

  ylim=range(c(Lmean-Lsd, Lmean+Lsd)), col=c(1,2))

平均値の変化が表示されました。

解説：matplotは複数の行列をまとめて図示するのに便利です。最初にx軸の値、次にデータ（まずは平均値ということでLmean）、typeは折れ線グラフの種類、pchは記号の種類、ltyは線の種類（破線と点線にしています）、x軸とy軸のタイトル、y軸の範囲（これを指定しないと、誤差線が図からはみ出てしまうこともあります）、colは色の指定です。

続いて誤差線を表示します。

arrows(xdose, Lmean+Lsd, xdose, Lmean-Lsd, col=rep(c(1,2),each=3),

　length=0.1, angle=90, code=3)

解説：arrowsで誤差線を追加します。x軸の値を指定して、正の方向、同様に負の方向の長さを指定します。色は、rep（繰り返し）を指定しておかないといけません。3段階の用量なので繰り返し3回です。あとは誤差線の通常指定です。正のみ、負のみの場合は省略します（参考）。

最後に凡例を表示します。

legend("bottomright", legend=colnames(Lmean), pch=c(1,2), col=c(1,2), lty=c(2,3))

完成です！

Excelではピボットテーブルで集計して作図、という手順で作成していましたが、Rではこんな感じで簡単にできます。