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====== 5b. Gráficos Avançados ======

\\
Existem várias bibliotecas publicadas no repositório do R para auxiliá-los na construção de gráficos((veja o taskview [[http://cran.r-project.org/web/views/Graphics.html]] )). Esses pacotes usam um dos sistemas de maquinaria básica do R para a construção gráfica, os pacotes: //** graphics **// ou //**grid**//. Por exemplo, os pacotes //lattice// e //ggplot2// usam o sistema **//grid//**, enquanto o pacote //maps// o sistema **//graphics//**. Nesse capítulo utilizaremos apenas as funções básicas já instaladas e carregadas por padrão na sessão R, providas pelo sistema **//graphics//**, em outro capítulos abordaremos o sistema //**grid**//.
Nesse capítulo utilizaremos um exemplo para ilustrar um procedimento básico para a elaboração de gráficos mais complexos. 

===== Procedimento =====

A parte mais importante e difícil da elaboração de uma boa representação gráfica está na sua concepção, que precede o procedimento que iremos descrever nesse capítulo. Partiremos da premissa que já foi decidido qual o melhor gráfico e como os elementos que o compõem estarão distribuídos e organizados. Uma boa dica é construir um esquema do gráfico a mão antes de iniciar o código para montá-lo no R.  
No nosso caso, desenhamos, em um guardanapo de papel na mesa de um bar, um esboço do gráfico que iremos construir nesse capítulo. 

/*
Os dados provém do resultado de uma meta-análise que já havíamos explorados usando técnicas que apresentamos no capítulo de [[03_apostila:05-exploratoria |Análise Exploratória de Dados]]. 
*/

<WRAP center round box 60%>
{{ :03_apostila:grapmeta01.png?400 |}}
</WRAP>


O gráfico que esboçamos, apesar de aparentemente simples, apresenta desafios na sua construção e será utilizado para apresentar o procedimento padrão que utilizamos para a elaboração de gráficos mais avançados, baseado apenas nas funções básicas do R.  

==== Layout ====
A primeira parte na construção do gráfico é definir seu layout. Aprendemos no capítulo introdutório de [[03_apostila:05a-graficos|gráficos]] que podemos dividir a janela gráfica modificando os parâmetros //mfrow// ou //mfcol// do dispositivo gráfico,  através da função ''par()''. Uma forma mais versátil e flexível de dividir a janela gráfica é utilizar a função ''layout()''.  O primeiro argumento dessa função é uma matriz com o número de linhas e colunas correspondente às divisões do dispositivo. Os valores nessa matriz correspondem à ordem que cada área do dispositivo será plotada.
Veja um exemplo dividindo o dispositivo gráfico em nove áreas:
<code rsplus>
mtplot <- matrix(1:9, ncol=3, nrow=3, byrow=TRUE)
layout(mtplot)
layout.show(9)
</code>

Além disso, é possível controlar a proporção que cada linha e coluna terá no layout final utilizando os argumentos ''widths'' e ''heights''.

<code rsplus>
mtplot <- matrix(1:9, ncol=3, nrow=3, byrow=TRUE)
layout(mtplot, widths=c(0.1, 0.6, 0.4), heights=c(1,4,1))
layout.show(9)
</code>

Note que os valores referentes ao tamanho das colunas ou linhas não necessita somar um; eles significam apenas uma proporção relativa. 

<WRAP center round box red 60%>
//**__Exercício__**//
  * Formate um layout com:
      *  seis áreas de plotagem, três colunas e duas linhas
      * a coluna central é o dobro de  largura das outras duas
      * a linha inicial e cinco vezes menor que a outra linha
</WRAP>

O nosso gráfico tem um layout bem simples. Uma região principal onde vamos fazer o gráfico propriamente dito e uma coluna mais estreita onde vamos colocar a legenda da borda direita ("life stage" e "geographic region") e as linhas associadas.
 
<code rsplus>
layout (matrix(c(1,2),ncol=2, nrow=1), width=c(8,2))
layout.show(2)
</code>

==== Região Principal ====
Antes de plotar algo na primeira área do gráfico, vamos primeiro ajustar as bordas usando a função ''par()'' e seu argumento ''mar''. Em seguida iniciamos o gráfico sem nenhum valor, apenas definindo as coordenadas da região gráfica. Lembre-se, queremos colocar cada elemento do gráfico separadamente e ter controle total sobre o que será desenhado. Os valores do eixo //x// correspondem ao intervalo dos dados e do eixo //y// foi definido pelo número de elementos que serão desenhados e o espaçamento entre eles. Nesse último caso a escala é arbitrária. Para definir tanto o espaçamento das bordas quanto a escala de //y// utilizamos um processo iterativo de ajuste, plotando o gráfico e reajustando os valores.

<code rsplus>
par(mar=c(5,1,4,5))
plot(x=NULL,y=NULL, xlim=c(-1.5,2.5), ylim=c(0.5,7.5),
          type="n", yaxt="n", xlab="Effect Size (lnOR)", 
          ylab="", main="SURVIVAL")
</code>

Agora vamos colocar as legendas e os eixos do lado direito do gráficos usando a função ''axis()'' e as linhas vertical e horizontais utilizando a função ''abline()'':

<code rsplus>
axis(side=4, at=c(1,2,4,5,7), labels=c("adult (2)", "young (28)",
                  "temperate (28)", "tropical (2)", "overall (30)"),
                  las=2 ) 
abline (v=0, lty=2) 
abline (h=c(3,6))
</code>

Agora vamos colocar os pontos e as barras referentes aos valores médios e intervalo de confiança usando a função ''points()'' e  os símbolos ''pch=19'' (circulo preenchido) e ''pch="_"'' para a barra ((veja o help e o exemplo da função points para os códigos dos símbolos)). Em seguida desenhamos as linhas usando a função ''segments()'' que tem como argumento as coordenadas do início (//x0// e //y0//) e do final da linha (//x1// e //y1//). Note que poderíamos desenhar isoladamente cada ponto e cada segmento, mas fazemos todos juntos concatenando as coordenadas em vetores em que as posições são equivalentes.

<code rsplus>
points (x=c(-0.577, 0.87, 0.01, 1.06,0.457), 
               y=c(1,2, 4, 5, 7), pch=19 ) #medias
points (x=c(-1.2, 0.05, 0.05, 1.1, -0.07, 0.5, .946,2.073, 0.025,0.847),
             y=rep(c(1,2, 4, 5, 7),each=2), pch= "|" )
segments(x0=c(-1.2,  0.05, -0.07, .946, 0.025), 
         y0=c(1,2, 4, 5, 7), x1=c( 0.05, 1.1, 0.5,2.073,0.847), 
         y1=c(1,2, 4, 5, 7)) 
</code>

<WRAP center round box 100%>
//**__Desenhando os pontos e barras no gráfico__**//
{{:03_apostila:meta01.png?300  |}}
{{  :03_apostila:meta02.png?300|}}

</WRAP>


==== Segunda região gráfica ====
Vamos iniciar a segunda região gráfica da mesma maneira que a primeira, ajustando as margens e definindo as coordenadas cartesianas da região que nesse caso são totalmente arbitrárias, mas devem ter correspondência com o eixo //y// da primeira área gráfica. Note os argumentos do ''plot()'' nesse caso são necessários para que nada seja desenhado na região, e estamos apenas definindo a escala das coordenadas //x// e //y//.

<code rsplus>
par (mar=c(5,2,4,2.9)) 
plot(x=NULL,y=NULL, xlim=c(0,2), ylim=c(0.5,7.5),type="n", 
     xaxt="n", yaxt="n",xlab="", ylab="", bty="n") 
</code> 

  * '' type'' tipo de gráfico, no caso "n" significa "não plotar valores"   
  * ''xaxt'' e ''yaxt'': tipo de eixo "n" significa "não desenhar o eixo". 
  * ''xlim'' e ''ylim'': define a escala dos eixos e deve ter os valores iniciais e finais concatenados
  * ''xlab'' e ''ylab'': legendas dos eixos
  * ''bty'': tipo de caixa ao redor do gráfico  

Agora só precisamos colocar os segmentos e as legendas para finalizar o nosso gráfico:

<code rsplus>
points(x=rep(c(0.5),4), y=c(0.4, 2.6, 3.4, 5.6), pch="-")
segments(x0=c(0.5, 0.5), y0=c(0.4, 3.4), x1=c(0.5,0.5), y1=c(2.6, 5.6))
axis(side=4, at=1.5, labels= "Target life stage", lwd.ticks=0)
axis(side=4, at=4.75, labels= "Geographic region", lwd.ticks=0)
</code>

Pronto, nosso gráfico planejado na mesa do bar e executado no R!
 
<WRAP center round box 80%>
{{  :03_apostila:metagraf.png?500  |}}
</WRAP>

==== Salvando o Gráfico ====
Explicamos os procedimentos gerais para salvar gráfico no capítulo anterior, no tópico [[03_apostila:05a-graficos#Salvando Gráficos|Salvando Gráficos]]. Vamos recordar alguns pontos importantes.
O nosso gráfico foi construído no dispositivo de tela e pode ser salvo na resolução padrão com a função ''savePlot()'' que permite salvar em formatos //jpg//, //png//, //tiff// e //bmp//. Veja o help da função para mais informações. 
Para salvar uma cópia com resolução e tamanho definidos pelo usuário é necessário usar o dispositivo de arquivo. O R tem vários dispositivos de arquivos que são abertos com as funções com o nome do formato do arquivo: ''bmp()'', ''jpeg()'', ''png()'' e ''tiff()''.

 O procedimento para usar o dispositivo de arquivo é o seguinte:

  * abra o dispositivo usando a função correspondente, nomeando o arquivo que será construído e definindo os parâmetros de tamanho da imagem e unidade a ser utilizada. Por exemplo: ''width = 480, height = 480, units = "px"''
  * faça o gráfico utilizando o código construído anteriormente no dispositivo de janela. Note que não irá aparecer o gráfico pois ele está sendo montado diretamente no arquivo nomeado
  * ao finalizar o gráfico, feche o dispositivo gráfico que abriu utilizando a função ''dev.off()''. Nesse momento o arquivo é fechado e gravado no seu diretório de trabalho ''getwd()''. 
Veja exemplo abaixo para a construção de um arquivo //png// com fundo transparente: 
<code rsplus>
png(filename = "metaPlot.png",
     width = 900, height = 900, units = "px", pointsize = 12,
      bg = "transparent")
      
      ...# início do código do gráfico
      ...
      ...# fim do código do gráfico 
      
dev.off() 
         
 </code>