Visualizzazione dei dati con Highcharter in R

Penso che la visualizzazione dei dati sia la tecnica migliore per mostrare qualsiasi report descrittivo e analitico su un insieme di dati. Sono una persona a cui piace la visualizzazione dei dati. Puoi raccontare l’intera storia in un’unica schermata — anche se questo dipende dalla complessità dei dati. Se stai leggendo questo tutorial, immagino tu conosca già il pacchetto Ggplot2 in R, usato per generare grafici eccellenti per l’analisi, ma che in qualche modo manca di proprietà dinamiche.

Tornando a Highcharter: è un wrapper R della libreria JavaScript HighCharts e dei suoi moduli.

Le caratteristiche principali di questo pacchetto sono:

• Puoi creare vari tipi di grafici con lo stesso stile, come scatter, bubble, serie temporali, heatmap, treemap, grafici a barre, ecc.
• Supporta vari oggetti R.
• Supporta grafici Highstocks e coropleti.
• Ha uno stile a pipe amato da tutti gli utenti e programmatori R.
• Un’ampia varietà di temi dall’aspetto fantastico.

Andiamo al sodo e creiamo alcune visualizzazioni con Highcharter seguendo le funzionalità citate sopra:

Creare alcuni grafici di base con la funzione hchart

hchart è una funzione generica che prende un oggetto e restituisce un oggetto highcharter. Ci sono funzioni il cui comportamento è simile a quelle del pacchetto ggplot2, ad esempio:

• hchart funziona come qplot di ggplot2.
• hc_add_series funziona come geom_S di ggplot2.
• hcaes funziona come aes di ggplot2.

Scegliamo un dataset. Userò il dataset dei Pokémon incluso nel pacchetto Highcharter. Dai un’occhiata veloce al dataset.

glimpse(pokemon)

## Observations: 718
## Variables: 20
## $ id              <dbl> 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,...
## $ pokemon         <chr> "bulbasaur", "ivysaur", "venusaur", "charmande...
## $ species_id      <int> 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,...
## $ height          <int> 7, 10, 20, 6, 11, 17, 5, 10, 16, 3, 7, 11, 3, ...
## $ weight          <int> 69, 130, 1000, 85, 190, 905, 90, 225, 855, 29,...
## $ base_experience <int> 64, 142, 236, 62, 142, 240, 63, 142, 239, 39, ...
## $ type_1          <chr> "grass", "grass", "grass", "fire", "fire", "fi...
## $ type_2          <chr> "poison", "poison", "poison", NA, NA, "flying"...
## $ attack          <int> 49, 62, 82, 52, 64, 84, 48, 63, 83, 30, 20, 45...
## $ defense         <int> 49, 63, 83, 43, 58, 78, 65, 80, 100, 35, 55, 5...
## $ hp              <int> 45, 60, 80, 39, 58, 78, 44, 59, 79, 45, 50, 60...
## $ special_attack  <int> 65, 80, 100, 60, 80, 109, 50, 65, 85, 20, 25, ...
## $ special_defense <int> 65, 80, 100, 50, 65, 85, 64, 80, 105, 20, 25, ...
## $ speed           <int> 45, 60, 80, 65, 80, 100, 43, 58, 78, 45, 30, 7...
## $ color_1         <chr> "#78C850", "#78C850", "#78C850", "#F08030", "#...
## $ color_2         <chr> "#A040A0", "#A040A0", "#A040A0", NA, NA, "#A89...
## $ color_f         <chr> "#81A763", "#81A763", "#81A763", "#F08030", "#...
## $ egg_group_1     <chr> "monster", "monster", "monster", "monster", "m...
## $ egg_group_2     <chr> "plant", "plant", "plant", "dragon", "dragon",...
## $ url_image       <chr> "1.png", "2.png", "3.png", "4.png", "5.png", "...

Tracciamo un grafico a barre.

pokemon%>%
  count(type_1)%>%
  arrange(n)%>%
  hchart(type = "bar", hcaes(x = type_1, y = n))

Ecco quindi un grafico a barre relativo alla categoria type 1 dei Pokémon.

Se invece vuoi un grafico a colonne, l’unica variabile da cambiare è il tipo in column.

pokemon%>%
  count(type_1)%>%
  arrange(n)%>%
  hchart(type = "column", hcaes(x = type_1, y = n))

Treemap

pokemon%>%
  count(type_1)%>%
  arrange(n)%>%
  hchart(type = "treemap", hcaes(x = type_1, value = n, color = n))

Possiamo anche usare hc_add_series per tracciare il grafico. Serve ad aggiungere e rimuovere serie da un oggetto highchart.

Scatterplot

highchart()%>%
  hc_add_series(pokemon, "scatter", hcaes(x = height, y = weight))

La principale differenza tra le funzioni geom_ di ggplot2 e hc_add_series è che con hc_add_series dobbiamo aggiungere esplicitamente dati ed estetiche in ogni funzione, mentre in ggplot2 si possono definire dati ed estetiche in un layer e poi aggiungere ulteriori geoms che lavorano sugli stessi dati ed estetiche.

Di seguito un esempio calzante usando il dataset diamond del pacchetto ggplot2.

data(diamonds, package = "ggplot2")

set.seed(123)
data <- sample_n(diamonds, 300)

modlss <- loess(price ~ carat, data = data)
fit <- arrange(augment(modlss), carat)

highchart() %>%
  hc_add_series(data, type = "scatter",
                hcaes(x = carat, y = price, size = depth, group = cut)) %>%
  hc_add_series(fit, type = "line", hcaes(x = carat, y = .fitted),
                name = "Fit", id = "fit") %>%
  hc_add_series(fit, type = "arearange",
                hcaes(x = carat, low = .fitted - 2*.se.fit,
                      high = .fitted + 2*.se.fit),
                linkedTo = "fit")

Come vedi nell’esempio, il grafico è tracciato usando tre serie: scatterplot, linea e area-range.

Replichiamo uno sviluppo JavaScript di highchart in R usando hc_add_series.

highchart() %>%
  hc_chart(type = "area") %>%
  hc_title(text = "Historic and Estimated Worldwide Population Distribution by Region") %>%
  hc_subtitle(text = "Source: Wikipedia.org") %>%
  hc_xAxis(categories = c("1750", "1800", "1850", "1900", "1950", "1999", "2050"),
           tickmarkPlacement = "on",
           title = list(enabled = FALSE)) %>%
  hc_yAxis(title = list(text = "Percent")) %>%
  hc_tooltip(pointFormat = "<span style=\"color:{series.color}\">{series.name}</span>:
             <b>{point.percentage:.1f}%</b> ({point.y:,.0f} millions)<br/>",
             shared = TRUE) %>%
  hc_plotOptions(area = list(
     stacking = "percent",
     lineColor = "#ffffff",
     lineWidth = 1,
     marker = list(
       lineWidth = 1,
       lineColor = "#ffffff"
       ))
     ) %>%
  hc_add_series(name = "Asia", data = c(502, 635, 809, 947, 1402, 3634, 5268)) %>%
  hc_add_series(name = "Africa", data = c(106, 107, 111, 133, 221, 767, 1766)) %>%
  hc_add_series(name = "Europe", data = c(163, 203, 276, 408, 547, 729, 628)) %>%
  hc_add_series(name = "America", data = c(18, 31, 54, 156, 339, 818, 1201)) %>%
  hc_add_series(name = "Oceania", data = c(2, 2, 2, 6, 13, 30, 46))

Confrontando, puoi vedere come ciascun blocco di codice JavaScript sia stato convertito in funzioni R collegate in pipe. Possiamo osservare alcuni argomenti, come pointFormat di hctooltip, nel formato usato anche nel codice JavaScript: puoi approfondire i dettagli qui.

Highstocks

Gli Highstocks sono grafici per l’analisi finanziaria e delle serie temporali: funzionano bene con la libreria quamtmod e permettono di tracciare facilmente simboli, a cui poi puoi aggiungere altre serie usando hc_add_series.

x <- getSymbols("GOOG", auto.assign = FALSE)

hchart(x)

Come vedi nel grafico, non serve aggiungere codice extra: hchart si integra con gli oggetti xts in modo molto efficiente, offrendo un’istantanea dinamica dei dati. Puoi usare la funzionalità di zoom per approfondire i dati in porzioni più piccole e analizzarli meglio.

Usiamo ora hc_add_series.

y <- getSymbols("AMZN", auto.assign = FALSE)

highchart(type = "stock") %>%
  hc_add_series(x) %>%
  hc_add_series(y, type = "ohlc")

Come puoi notare, la visualizzazione gestisce in modo molto efficiente grandi volumi di dati.

Prova gli stock con diversi oggetti xts.

Highmaps

Il modo più semplice per tracciare una mappa con highcharter è usare la funzione hcmap. Seleziona un URL dalla raccolta di highmaps e usa l’URL come mappa nella funzione hcmap. Questo scaricherà la mappa e creerà un oggetto usando le informazioni come argomento mapdata.

Tracciamo la mappa dell’India.

hcmap("https://code.highcharts.com/mapdata/countries/in/in-all.js")%>%
  hc_title(text = "India")

Bene, questa è una mappa semplice: che ne dici di convertirla in un coropletico?

Ogni dato cartografico scaricato dalla raccolta di Highcharts per le mappe ha chiavi per unire i dati. Ci sono 2 funzioni che aiutano a capire quali regioni sono codificate e come unire mappa e dati:

• download_map_data: scarica i dati geojson dalla raccolta di Highcharts.
• get_data_from_map: ottiene le proprietà per ciascuna regione nella mappa, come le chiavi dai dati della mappa.

mapdata <- get_data_from_map(download_map_data("https://code.highcharts.com/mapdata/countries/in/in-all.js"))

glimpse(mapdata)

## Observations: 34
## Variables: 20
## $ `hc-group`    <chr> "admin1", "admin1", "admin1", "admin1", "admin1"...
## $ `hc-middle-x` <dbl> 0.65, 0.59, 0.50, 0.56, 0.46, 0.46, 0.51, 0.59, ...
## $ `hc-middle-y` <dbl> 0.81, 0.63, 0.74, 0.38, 0.64, 0.51, 0.34, 0.41, ...
## $ `hc-key`      <chr> "in-py", "in-ld", "in-wb", "in-or", "in-br", "in...
## $ `hc-a2`       <chr> "PY", "LD", "WB", "OR", "BR", "SK", "CT", "TN", ...
## $ labelrank     <chr> "2", "2", "2", "2", "2", "2", "2", "2", "2", "2"...
## $ hasc          <chr> "IN.PY", "IN.LD", "IN.WB", "IN.OR", "IN.BR", "IN...
## $ `alt-name`    <chr> "Pondicherry|Puduchcheri|Pondichéry", "Ã\u008dl...
## $ `woe-id`      <chr> "20070459", "2345748", "2345761", "2345755", "23...
## $ fips          <chr> "IN22", "IN14", "IN28", "IN21", "IN34", "IN29", ...
## $ `postal-code` <chr> "PY", "LD", "WB", "OR", "BR", "SK", "CT", "TN", ...
## $ name          <chr> "Puducherry", "Lakshadweep", "West Bengal", "Ori...
## $ country       <chr> "India", "India", "India", "India", "India", "In...
## $ `type-en`     <chr> "Union Territory", "Union Territory", "State", "...
## $ region        <chr> "South", "South", "East", "East", "East", "East"...
## $ longitude     <chr> "79.7758", "72.7811", "87.7289", "84.4341", "85....
## $ `woe-name`    <chr> "Puducherry", "Lakshadweep", "West Bengal", "Ori...
## $ latitude      <chr> "10.9224", "11.2249", "23.0523", "20.625", "25.6...
## $ `woe-label`   <chr> "Puducherry, IN, India", "Lakshadweep, IN, India...
## $ type          <chr> "Union Territor", "Union Territor", "State", "St...

#population state wise
pop = as.data.frame(c(84673556, 1382611, 31169272, 103804637, 1055450, 25540196, 342853, 242911, 18980000, 1457723, 60383628, 25353081, 6864602,
12548926, 32966238, 61130704, 33387677, 64429, 72597565, 112372972, 2721756, 2964007, 1091014, 1980602, 41947358, 1244464,
27704236, 68621012, 607688, 72138958, 3671032, 207281477, 10116752,91347736))

state= mapdata%>%
  select(`hc-a2`)%>%
  arrange(`hc-a2`)

State_pop = as.data.frame(c(state, pop))
names(State_pop)= c("State", "Population")

hcmap("https://code.highcharts.com/mapdata/countries/in/in-all.js", data = State_pop, value = "Population",
      joinBy = c("hc-a2", "State"), name = "Fake data",
      dataLabels = list(enabled = TRUE, format = '{point.name}'),
      borderColor = "#FAFAFA", borderWidth = 0.1,
      tooltip = list(valueDecimals = 0))

Fai qualche esperimento con hc_add_series su mappe e coropleti. Per dettagli ed esempi visita qui.

Plug-in

Ora proviamo alcuni plugin offerti da highcharter come raggruppamento, drill-down, download, stampa dei dati e alcuni temi fantastici.

Raggruppiamo i dati del dataset mpg: qui, per una migliore visualizzazione, creiamo una lista che categorizza i dati in base al produttore.

data(mpg, package = "ggplot2")

mpgg <- mpg %>%
  filter(class %in% c("suv", "compact", "midsize")) %>%
  group_by(class, manufacturer) %>%
  summarize(count = n())

categories_grouped <- mpgg %>%
  group_by(name = class) %>%
  do(categories = .$manufacturer) %>%
  list_parse()

highchart() %>%
  hc_xAxis(categories = categories_grouped) %>%
  hc_add_series(data = mpgg, type = "bar", hcaes(y = count, color = manufacturer),
                showInLegend = FALSE)

Creiamo un grafico che effettua il drill-down su un altro grafico per un’analisi più approfondita. Capirai il codice più facilmente se conosci le liste in R.

df <- data_frame(
  name = c("Animals", "Fruits", "Cars"),
  y = c(5, 2, 4),
  drilldown = tolower(name)
)


ds <- list_parse(df)
names(ds) <- NULL


hc <- highchart() %>%
  hc_chart(type = "column") %>%
  hc_title(text = "Basic drilldown") %>%
  hc_xAxis(type = "category") %>%
  hc_legend(enabled = FALSE) %>%
  hc_plotOptions(
    series = list(
      boderWidth = 0,
      dataLabels = list(enabled = TRUE)
    )
  ) %>%
  hc_add_series(
    name = "Things",
    colorByPoint = TRUE,
    data = ds
  )

dfan <- data_frame(
  name = c("Cats", "Dogs", "Cows", "Sheep", "Pigs"),
  value = c(4, 3, 1, 2, 1)
)

dffru <- data_frame(
  name = c("Apple", "Organes"),
  value = c(4, 2)
)

dfcar <- data_frame(
  name = c("Toyota", "Opel", "Volkswage"),
  value = c(4, 2, 2)
)

second_el_to_numeric <- function(ls){

  map(ls, function(x){
    x[[2]] <- as.numeric(x[[2]])
    x
  })

}

dsan <- second_el_to_numeric(list_parse2(dfan))

dsfru <- second_el_to_numeric(list_parse2(dffru))

dscar <- second_el_to_numeric(list_parse2(dfcar))

hc %>%
  hc_drilldown(
    allowPointDrilldown = TRUE,
    series = list(
      list(
        id = "animals",
        data = dsan
      ),
      list(
        id = "fruits",
        data = dsfru
      ),
      list(
        id = "cars",
        data = dscar
      )
    )
  )

Applichiamo il drill-down ad altri grafici.

tm <- pokemon %>%
  mutate(type_2 = ifelse(is.na(type_2), paste("only", type_1), type_2),
         type_1 = type_1) %>%
  group_by(type_1, type_2) %>%
  summarise(n = n()) %>%
  ungroup() %>%
  treemap::treemap(index = c("type_1", "type_2"),
                   vSize = "n", vColor = "type_1")

.

tm$tm <- tm$tm %>%
  tbl_df() %>%
  left_join(pokemon %>% select(type_1, type_2, color_f) %>% distinct(), by = c("type_1", "type_2")) %>%
  left_join(pokemon %>% select(type_1, color_1) %>% distinct(), by = c("type_1")) %>%
  mutate(type_1 = paste0("Main ", type_1),
         color = ifelse(is.na(color_f), color_1, color_f))

highchart() %>%
  hc_add_series_treemap(tm, allowDrillToNode = TRUE,
                        layoutAlgorithm = "squarified")

Aggiungiamo la funzionalità di esportazione dei dati.

pokemon%>%
  count(type_1)%>%
  arrange(n)%>%
  hchart(type = "bar", hcaes(x = type_1, y = n, color = type_1))%>%
  hc_exporting(enabled = TRUE)

Infine, aggiungiamo alcuni temi.

pokemon%>%
  count(type_1)%>%
  arrange(n)%>%
  hchart(type = "bar", hcaes(x = type_1, y = n, color = type_1))%>%
  hc_exporting(enabled = TRUE)%>%
hc_add_theme(hc_theme_chalk())

Puoi imparare molto da qui: è una libreria completa per Highcharter. Condivido anche uno dei miei grafici preferiti creato sul dataset weather: qui viene usato l’interessante argomento polar; impostandolo a TRUE, l’intera storia cambia.

data("weather")

x <- c("Min", "Mean", "Max")
y <- sprintf("{point.%s}", c("min_temperaturec", "mean_temperaturec", "max_temperaturec"))
tltip <- tooltip_table(x, y)

hchart(weather, type = "columnrange",
       hcaes(x = date, low = min_temperaturec, high = max_temperaturec,
             color = mean_temperaturec)) %>%
  hc_chart(polar = TRUE) %>%
  hc_yAxis( max = 30, min = -10, labels = list(format = "{value} C"),
            showFirstLabel = FALSE) %>%
  hc_xAxis(
    title = list(text = ""), gridLineWidth = 0.5,
    labels = list(format = "{value: %b}")) %>%
  hc_tooltip(useHTML = TRUE, pointFormat = tltip,
             headerFormat = as.character(tags$small("{point.x:%d %B, %Y}")))

Se vuoi approfondire la Visualizzazione dei dati in R, segui il corso Data Visualization with ggplot2 (Part 1) di DataCamp e dai un’occhiata al nostro R Formula Tutorial.