演習課題1

演習課題

（この課題はデータ処理演習という授業で用いました）

  • Our World in Data (https://ourworldindata.org/)からデータ(.csv)をDLし，グラフを作成せよ

    • 必要に応じて，表も作成せよ

    • 解析対象とする国は任意に選んで構わないが，少なくとも10か国のデータは使用すること

      • せっかくなので平均値や標準偏差も算出すること

    • データから読み取れる客観的事実についてまとめ，事実に基づいた簡単な考察・解釈をおこなうこと

    • 2種類以上のデータを組み合わせて考察してもよい（相関・回帰分析など）

    • グラフは，以下に紹介するものでなくても構わない

      • Moving bar graphのライブラリも検索すればすぐに出てくるので，使いたい人はどうぞ


  • このページでは，「Children Mortality」データセットを例に，折れ線グラフおよび地図プロット×アニメーションの作成方法のコードを紹介する

    • ぶっちゃけ，このコードをコピペするだけでクールなグラフを作りまくれる！

    • けれど，関数の使い方などは自分で自分で調べて理解すること

    • 色々カスタマイズしてオリジナルのグラフを作成すること

    • ちなみに，アニメーションはカッコいいけれど，データをじっくり把握することはできない。

      • 基本的には，対面でのプレゼン，レポート・論文の補足資料，あるいは自己満足のために使用する

  • 以下，各項目をクリックするとソースコードが表示される

折れ線プロット

手順

  1. データ読み込み

    • ファイルをただ読み込むだけ

    • Our World in Dataの各ページからcsvファイルをDLしてくる

    • データセットごとに使用している国名が違うかもしれないため，自身でプログラムを書き換える必要があるかもしれません

      • 例では「年」を時系列データとしているが，「日付」を時系列データとする場合にはプログラムを書き足す必要あり

  2. 折れ線グラフのプロット

１. データ読み込み

# データ読み込み

# stringsAsFactors=FALSEをつければfactor型にならない

# Factor型だと色々と難しい

data <- read.csv("child-mortality-igme.csv", header=T, stringsAsFactors=FALSE)


以下はただのデータ確認

# データ中身の確認例

# Angolaだけを抜き出す

data[data[,1]=="Angola", ]

# Angolaの4列目だけを抜き出す

data[data[,1]=="Angola", 4]


# ちなみにこのデータの場合，列に名前がついているので

# ↑のとこれは同じ

data[data$Entity=="Angola", 4]


# ただし(%)は使えないみたいなので4列目（Children Mortality(%)）は注意

2. 下準備

# 国リスト

# 使う国，使わない国はエクセルで確認する，あるいはcsvから予め削除しておいても良い

# データによっては，具体的な国地域名の他に，以下の区分も存在するので注意する


# 注意

  • 以下の削除プロセスは，自身の興味に応じて変更すること

  • たとえば，金銭的に貧しい国と豊かな国の比較をしたい場合は，incomeの情報を使ったりするべきである


# Codeのついていない行を検索して削除する

# 検索してindexを得るには，grepかwhich関数を使う

# grepの場合：grep(0,nchar(data$Code))

delete_row <- which(nchar(data$Code)==0)

# 消す

data <-data[-delete_row,]


# ユニークな名前を取得し，カウントする

country_names <- unique(data$Entity)

n_country <- length(country_names)

3. 折れ線グラフのプロット

# 色に関するライブラリを読み込む

# おそらくデフォルトで入っているが，なかったらインストールすること（install.packagesを使う）

library(colorspace)

colors <- rainbow_hcl(250, c=80)


# グラフの下限・上限を決める

xlims <- min(data[,3])

xlims[2] <- max(data[,3])

ylims <- min(data[,4])

ylims[2] <- max(data[,4])


# プロットの準備

# 上書き解除しておく

par(new=F)

# 意味ない点をプロットし，ラベルを貼る

plot(0,0,xlim=xlims,ylim=ylims,ylab="Children Mortality (%)",xlab="Year")

# 上書きを指定

par(new=T)


# 全部プロットすると多いので，等間隔に50データを適当に抽出してプロット

# 実際には，適当ではなく，自身の興味のある国地域などをプロットすること [第14回課題]

# show_countyには，国番号が格納される。

# 任意の国を選びたい場合は， show_country <- c(x,x,x,x,x...) と任意の番号を入れる（xは実際は数値）

show_country <- seq(1,n_country, length=50)


# 折れ線プロットする

# for文で繰り返す

# for文が何か分からない人はR-tipsなどで調べる！

for (i in show_country){

# 各国におけるX軸（年）とY軸（死亡率）のデータを抜き出す

tmpY <- data[data$Entity==country_names[i],4]

tmpX <- data[data$Entity==country_names[i],3]

# plotのオプションについては以下のURLを参照

# http://cse.naro.affrc.go.jp/takezawa/r-tips/r/53.html

# https://www.kkaneko.jp/pro/r/rplot.html

# 折れ線をプロット

lines(tmpX,tmpY,xlim=xlims,ylim=ylims,col=colors[i],lwd=1)

}


# 凡例（legend）を追加

# 表示位置は左上，Fontsizeは0.6，3列表示，背景色なし,枠線なし

legend("topleft", legend=country_names[show_country],

col=colors[show_country], lty=1, cex = 0.6, ncol=3,

bg = "transparent", bty="n")

折れ線グラフの出力結果

地図プロット

手順

  1. 下準備

    • 【折れ線グラフの手順1・2を実行しておくこと】

  2. 地図プロット関数の定義

    • 単年度のデータをプロットする関数を先に作り，それをグルグル回す仕様にする

  3. 年ごとの繰り返しプロット関数の定義

    • 連続アニメーションするために作成

  4. アニメーションにする

    • 今回はGIF出力します。オプションでmp4出力も可能

関数の定義について

  • 項目２，項目3は関数の定義をしている

    • 関数名 <-function{引数…} {関数の中身} で関数を定義する

  • 関数を使う場合には，事前に定義している必要がある

  • そのため，

    • 項目2・項目3を実行した段階では，何も起きません

    • 項目2・項目3を実行してから，項目4を実行する，という形になる

      • 関数はそのセッション内で一度定義すればいい（＝パッケージのロードと同じ）ため，関数の中身を変更しない限り，項目2・3は一度しか実行しなくてよい

注意点

  • 年データじゃない場合（日付データ）は，コードを変更する必要がありる

  • コードはコンソールに直接ではなく，スクリプトファイルに書いてから実行する方が間違えない

  • パッケージのインストールは，初回のみコメントアウト（#）を取って実行する

  • 上手くいかない場合は，RStudioを再起動して，最初から実行する

  • エラーが出たら，そのエラーメッセージでググる！わからないところはググる！

  • 時間はかかるかもしれないが，時間をかけたら誰でもできるので，焦らず慎重におこなうこと

    • 時間は人によって異なるけれど，最終的にできるようになれば良い

1. 下準備

データの準備

  • 【折れ線グラフの手順1・2を実行しておくこと】

# パッケージのロードとセッティング

2. 地図データプロット関数の定義

WorldNurie関数を定義

3. 繰り返しプロット関数の定義

  • アニメーション関数の引数とすることを考慮したため，繰り返しプロットを関数にしている

  • アニメーションを作らず動作確認だけをする場合には，以下のようにWorldNurie関数のみを実行する

    • WorldNurie(data,colors,y,worldmap2=worldmap,unit_str,title_str,crange)

    • 連続アニメーションを作る前に，必ず単発出力をして動作を確かめよう

    • その際は，yを指定すること！

  • このとき，なぜか何にもプロットされない場合は以下を試す

    • # とりあえずプロットを消す（何もなくなるまでやる）

      • dev.off()

    • # これでプロットできなければ次も一緒に試す

      • dev.list()

    • # これでプロットできなければ次も一緒に試す

      • RStudioGD()


  • for文実行時（rept_WorldNurie）には，毎プロット出力されないので心配しないように

4. アニメーションGIFの作成

  • animetionについては下のURLを参考

  • https://www.slideshare.net/sleipnir002/animation10-11306609

地図アニメーションの出力結果

  • データがない地域は濃いグレーになっています

  • このあたりは各自工夫して見やすいように修正してください！

おまけ：mapsを使った地図plot関数作成

  • 今回のやり方とは違うんだけど，自分で勉強して新たにコード書く時には下のURLのやり方を使うとすごい便利な気がします。

  • https://geocompr.robinlovelace.net/