Visualização de dados com Highcharter no R

Visualização de dados é, na minha opinião, a melhor forma de apresentar relatórios descritivos e analíticos a partir de um conjunto de dados. Eu sou do time que ama visualização. Dá para contar a história toda em uma única tela — claro, isso também depende da complexidade dos dados. Se você está lendo este tutorial, provavelmente já conhece o pacote Ggplot2 no R, usado para gerar gráficos excelentes para análise, mas que em alguns casos deixa a desejar em propriedades dinâmicas.

Voltando ao Highcharter: ele é um wrapper em R da biblioteca JavaScript HighCharts e seus módulos.

Os principais recursos deste pacote são:

• Você cria vários tipos de gráficos com o mesmo estilo: dispersão, bolhas, séries temporais, heatmaps, treemaps, barras e muito mais.
• Suporta diversos objetos do R.
• Oferece suporte a Highstocks Charts e coropléticas.
• Tem um estilo de encadeamento com pipes que todo mundo que usa R adora.
• Uma grande variedade de temas com visual incrível.

Bora colocar a mão na massa e criar algumas visualizações com o Highcharter, explorando os recursos acima:

Criando gráficos básicos com a função hchart

hchart é uma função genérica que recebe um objeto e retorna um objeto highcharter. Há funções cujo comportamento é parecido com as do pacote ggplot2, como:

• hchart funciona como o qplot do ggplot2.
• hc_add_series funciona como os geom_S do ggplot2.
• hcaes funciona como o aes do ggplot2.

Vamos escolher um dataset. Vou usar o conjunto Pokemon, que também está disponível no pacote Highcharter. Dê uma olhada rápida:

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", "...

Vamos plotar um gráfico de barras.

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

Pronto: você tem um gráfico de barras por categoria type 1 dos pokémon.

Se preferir um gráfico de colunas, basta trocar o parâmetro type para 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))

Também podemos usar hc_add_series para montar o gráfico. Ele serve para adicionar e remover séries de um objeto highchart.

Gráfico de dispersão

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

A principal diferença entre as funções geom_ do ggplot2 e o hc_add_series é que, no Highcharter, precisamos informar os dados e as estéticas explicitamente em cada função, enquanto no ggplot2 dá para definir dados e estéticas em uma camada e depois ir adicionando geoms que usam as mesmas definições.

Um exemplo direto está abaixo, usando o dataset diamonds do pacote 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")

Como no exemplo, o gráfico foi construído com três séries: dispersão, linha e faixa de área.

Vamos reproduzir um desenvolvimento em JavaScript do highchart no 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))

Comparando, dá para ver cada bloco do código JavaScript convertido em funções do R, encadeadas com pipes. Vale observar alguns argumentos, como o pointFormat do hctooltip, que usa o mesmo formato do código JavaScript. Você pode ver os detalhes aqui.

Highstocks

Highstocks são gráficos para análises financeiras e de séries temporais; funcionam muito bem com a biblioteca quamtmod, e é simples plotar símbolos e depois adicionar mais séries com hc_add_series.

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

hchart(x)

Nesse gráfico, não precisamos acrescentar código extra: hchart trabalha muito bem com objetos xts, oferecendo um snapshot dinâmico dos dados. Use o zoom para detalhar os dados em partes menores e analisar melhor.

Vamos usar o hc_add_series.

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

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

Perceba como a visualização lida muito bem com um volume grande de dados.

Experimente stocks com diferentes objetos xts.

Highmaps

A forma mais simples de criar um mapa no highcharter é usando a função hcmap. Selecione uma URL da coleção de highmaps e use essa URL como mapa na função hcmap. Isso vai baixar o mapa e criar um objeto usando as informações como argumento mapdata.

Vamos plotar o mapa da Índia.

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

Esse é um mapa simples — que tal transformar em uma coroplética?

Todo mapa baixado da coleção de mapas do Highcharts traz chaves para relacionar os dados. Há duas funções que ajudam a entender quais regiões estão codificadas e como unir mapa e dados:

• download_map_data: baixa os dados geojson da coleção do Highcharts.
• get_data_from_map: retorna as propriedades de cada região no mapa, como as chaves do map data.

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))

Faça alguns testes com hc_add_series em mapas e coropléticas. Para mais detalhes e exemplos, visite aqui.

Plug-ins

Agora vamos explorar alguns plug-ins do highcharter, como agrupamento, drill-down, download, impressão de dados e temas caprichados.

Vamos agrupar os dados do dataset mpg. Para visualizar melhor, criamos uma lista que categoriza os dados por fabricante.

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)

Vamos criar um gráfico com drill-down para detalhar a análise. Se você entende listas em R, o código fica ainda mais fácil.

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
      )
    )
  )

Vamos aplicar drill-down em outros gráficos.

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")

Vamos adicionar a funcionalidade de exportar dados.

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

Por fim, vamos aplicar alguns temas.

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())

Você pode aprender muito mais aqui — é uma biblioteca completa sobre Highcharter. Para fechar, compartilho um dos meus gráficos favoritos, criado com um dataset de clima. Um argumento interessante é o polar: ao defini-lo como TRUE, a visualização muda completamente.

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 quiser aprender mais sobre visualização de dados em R, faça o curso Data Visualization with ggplot2 (Part 1) da DataCamp e confira nosso R Formula Tutorial.