著名统计学家JohnTukey的话统计图形的最大价值(组图)

用著名统计学家 John Tukey 的话来说，“一张图片的最大价值在于它迫使我们注意到我们从未预料到的东西。”见）。

从这个意义上说，统计图形的重要性怎么强调都不为过。在统计图形的历史上，能够揭示“意外信息”程度的图形并不多。让我们先来欣赏几张被载入史册的前人制作的统计图表。

01饼图和折线图的由来

饼图和折线图都是当今社会常用的统计图形。它们是由被称为“统计图形学创始人”的苏格兰工程师和政治经济学家威廉·普莱费尔发明的。在《商业和政治地图集》中，他以折线图的形式呈现了 1700 年至 1780 年间英格兰的进出口数据（如图 1.1 所示），从中可以清楚地看出有利和不利（即顺差、逆差）年;而在《统计摘要》中，他第一次用饼图来展示一些欧洲国家的领土比例。图 1.2 是历史上的第一个。饼图描绘了法国大革命前后一些欧洲国家的统计数据。

上图是每个国家的领土面积（与圆圈成正比），以及人口（左纵线）、税收（右纵线）、每个国家领土分布比例等数据大陆。可以确定两条垂直线的斜率。表示税收负担的​​大小（这是有争议的，因为斜率与圆的半径有关）。下面的地图显示了土耳其帝国在三大洲的领土分布。 （图片来自维基百科。）

Graphs 1.1 Playfair 绘制的折线图。这张图主要展示了英国从1700年到1780年的进出口时间序列数据，左边显示对外贸易对英国不利，随着时间的推移，大约在1752年以后，对外贸易逐渐转为有利。 （图片来自维基百科） 这两张图在今天看来并没有什么令人震惊的地方，但在统计图形种类极为稀少的一年里，能够以这种方式清晰地展示数据结构，确实值得称道。除了这两种图表，Playfair 还发明了条形图和圆环图。

图片 1.2Playfair 的饼图

02 霍乱感染之谜

说起袭击欧洲主要城市的严重灾难，不得不提到 19 世纪的霍乱。缺乏及时清理垃圾、缺乏清洁水和不完善的下水道系统，使伦敦成为无法治愈的流行病的温床。当时的公众共识是霍乱是通过空气传播的，如果人们吸入“瘴气”或与霍乱患者接触，就会感染这种疾病。医生和自学成才的科学家约翰·斯诺对这个概念持怀疑态度，他决心通过彻底调查这种致命疾病的根源来证实他的怀疑。

与当地居民交谈后，他确定霍乱疫情的源头是布罗德街的一个公共水泵。他对这种疾病的研究似乎是有道理的，所以他成功地说服了当地政府报废了水泵。他使用的主要证据是图1.3：死亡发生的地理分布模式清晰。在这种模式的引导下，以及相关调查证据的支持下，他最终确定了霍乱的源头。后来证实，距离井不到1米的地方有一个天坑，坑中释放出来的细菌是此次霍乱爆发的罪魁祸首。

图 1.3 John Snow 探索霍乱感染的原因。 1854年，英国布罗德街发生大规模霍乱疫情。当时很少有人了解微生物学说，人们也不知道霍乱的传播途径，“瘴气传播学说”是当时的主流学说。这个数字是约翰·斯诺 1849 年关于霍乱传播理论的论文的主要基础，该论文持怀疑态度。画面中央东西方向的街道为宽街，黑点表示死亡地点，叠加的黑点高度对应死亡人数。这张照片揭示了一个重要的现象，死亡发生在街道中间的一个水源（井）附近，而在城市其他水源附近发现的死者很少。经过进一步调查，他发现死者曾喝过这里的井水

03 拿破仑的俄国远征

1812 年 6 月 24 日ea画数据流图，拿破仑率领 691,501 人的军队——一支欧洲规模空前的军队——前往莫斯科。但是当他们到达那里时，他们所看到的只是一座空城。城里的人被疏散，所有的物资都被切断了。在没有正式投降的情况下，拿破仑觉得俄罗斯人剥夺了他的传统胜利。

军队不得不撤退。回程途中，由于天气恶劣，几乎无法补给军队。由于缺乏草料，马匹变得虚弱，所有马匹要么饿死，要么由饥饿的士兵喂食。没有他们的坐骑，法国骑兵变成了步兵，大炮和马车被遗弃，军队失去了盔甲。饥饿和疾病造成了沉重的损失，开小差人数猛增。大军团的小队也在维亚兹马、克拉斯诺伊和波洛茨克被俄罗斯人击溃。法军在渡贝尔济纳河时遭到俄军的两面攻击，伤亡惨重。这也是法军在俄罗斯遭遇的最后一场灾难。 1812年12月14日，大军被逐出俄罗斯领土。只有大约 22,000 名拿破仑的士兵在前往俄罗斯的远征中幸存下来。 Charles Joseph Minard 在二维平面图中记录了这一历史事件。 Minard 是一位法国工程师，以他在工程和统计学中的图形应用而闻名。图1.5是他的名作：一张二维图成功显示如下信息。

地图1.5 米纳德的拿破仑远征地图，显示了拿破仑大军在 1812 年进入俄罗斯的路线（上半部分）和撤退时的温度变化（下半部分）。在这一历史事件中，法军人数的锐减和恶劣的气候条件一目了然。法国科学家Étienne-Jules Marey表示，“这幅画所展现的口才对历史学家的笔墨是一个巨大的挑战”

这个数字在统计图形界称霸，被 Edward Tufte 称为“有史以来最好的统计图形”（Tufte 是统计图形和信息可视化领域的领导者，被称为“数据达芬奇”）图表在前面展示，融合了前人的智慧和艺术，有的甚至具有很大的社会价值。当然，我们不能指望每一个统计图都能达到这样的效果，但至少我们已经学会了统计图在揭示特殊现象或规律方面的作用，这是数据本身无法替代的。试想一下，如果只在纸上列出所有霍乱死亡的数据，观察霍乱发生的规律是多么困难。如今，统计图形的使用似乎比较普遍。饼图和条形图并不新鲜，几乎每个人都可以做到。但是，一方面，统计图形的价值没有得到很好的体现；另一方面，人们对统计图形的理解和使用也受到统计软件的限制，不能随意创建图形。有这样一组事实：以2006年12月至2007年11月共12个月的《统计研究》杂志的所有论文为统计对象，剔除部分非学术研究论文后，总入选数论文168篇，其中使用表格的论文数136篇（81.43%），表格总数528篇，使用图形的论文数只有63篇（37.@ >72%）。包含图表（非统计图形）、条形图和折线图的论文被排除在外，仅剩下 9 篇使用其他图形的论文。

这是国内统计图形应用现状的一个缩影。为了改变这种状况，挖掘统计图形在数据分析中的潜力，这本“现代统计图形”应运而生。

本书不局限于介绍如何制作漂亮的统计图表，而是在制作图表的同时，强调了图表背后更重要的工作，即“数据分析与统计图表的有机结合”。

本书是《西交利物浦大学博士生导师，《统计资本》创始人兼副主编，多个R扩展包作者合着的数据分析与统计图形方面久负盛名的专着.generation。本书也是基于ggplot2的新改版和R语言的基础绘图系统，得到了28位行业大佬的联合推荐。如果你正在研究这个，可以看看这本书。

历史悠久的数据分析和统计图形专着

现代统计图形

作者：赵鹏、谢一辉、黄祥云 俗话说，一张图抵千言。本书根据统计图形制作的需要，系统地介绍了从古至今的众多统计图形案例，旨在展示统计图形在数据分析领域有待充分挖掘的潜力和价值。本书重点介绍了现有统计图形的种类、特点、图形元素、适用场合，并附有相应的统计数据分析实例，深入讲解各种统计图形的用法、意义和制图技巧。同时，本书详细介绍了R语言各种统计图形的绘制方法和各种绘制系统，为希望定制统计图形的读者提供方便的解决方案。

关于作者

赵鹏，西交利物浦大学健康与环境科学系助理教授，英国利物浦大学荣誉学术会员。北京大学学士、硕士，博士。德国拜罗伊特大学。 《统计城》成员，bookdownplus、mindr、beginr等R扩展包作者。《学习R：零基础学习R语言》作者。谢一辉，RStudio 软件工程师。中国人民大学统计学院经济学学士、硕士，博士爱荷华州立大学统计学博士，“Statistics Capital”创始人，中国R语言大会发起人，rmarkdown、knitr、bookdown、blogdown、animation、tinytex等众多R扩展包的作者。黄祥云ea画数据流图，北京大盛智行科技有限公司数据分析师，中国矿业大学（北京）理学学士、统计学硕士，《统计资本》副主编。 28位业内人士，专业推荐

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互联网技术革命对统计的影响，是人类社会对自然和社会生态进行定量分析的深入推进。广义统计是深入发展统计思维预期的一个重点。其中，在统计系统数据信息可视化方面发展最为突出、处于领先地位的是一种在互联网平台化各个领域实现认知扁平化、社会学习扁平化、分析研究扁平化、系统应用扁平化的科学方法。当今人类社会的发展。面向“现代统计图形”的可视化，可适应任何人拥有的知识起点的认知学习，激发社会学习研究的创新，将各学科交叉应用应用于“发展太阳”。永远不能倒下。在这方面，《现代统计图形学》做出了突出贡献。 ——赵燕云，中国人民大学统计学院教授 我认识老谢19年，这本书出版用了14年。我在工作和学习中从这本书中得到了很多启发，我在自己的书中也多次引用了这本书网络版的内容。这不仅是一本统计图形的参考书和参考书，更是一本统计思维的生活书。 ——李健，统计资本总监，《统计之美》作者，九峰医疗首席数据科学家 “现代统计图形”的雏形始于2007年，那年我还是人民统计学院的大四学生中国大学。辉哥（谢老）比我高一级。他能坚持14年，将手稿高质量地呈现给读者，可见现代统计学家的初衷。本书通过简单有趣的图形示例讲述了统计和可视化的历史。难得一见的以图形为主线的统计与统计可视化的优质通识读物。

本书的内容都体现了作者对现代统计和统计图形的深刻思考，如“幻数”、“绘图原理”等章节。本书既可作为高校师生统计计算的主要参考书或统计软件的可视化章节，也可作为严谨学术绘图的指导手册。 ——中央财经大学统计与数学学院副院长、副教授李峰 制作预期图形是否缺乏信心？想用 R 基础代码随意生成任何图形吗？想用“半哑”的方法来构建美观时尚的图形吗？渴望了解图形背后的原理和数学？你想为了好玩而画画吗？想轻松阅读有关编程软件的书籍吗？答案很简单：阅读此现代统计图表！ ——中国人民大学统计学院教授吴希志。在对海量嘈杂的数据进行科学处理和处理后，映入眼帘的是一张图抵千言的生动直观的统计图形。这个奇妙的过程被称为可视化分析。数据科学的一个极其重要的部分。一辉哥的《现代统计图形》不仅高大上，还勾勒出视觉分析的古今与哲学概念。同时，内容包罗万象，精彩纷呈。从最常用的条形图和直方图，到基于不同场景和数据的自定义图表；从各种图的思想和理论，到具体的案例和代码；从绘图的详细参数到不同的绘图框架；处处闪耀着智慧的火花，令人眼花缭乱，硕果累累。我有幸在十年前参与了本书初稿的审校和校对，更幸运的是，十年后，我亲眼目睹了这本书正式与读者见面。

非常满意并强烈推荐。 ——统计资本理事会第二任主席魏太云 这本书是我读过的关于统计图形的最有趣、最引人入胜的书。我认为任何了解或不了解图形可视化的人、统计学专业人士或具有 R 编程经验的人都会从本书中发现并受益匪浅。本书在介绍常用统计图形的同时，通过实例深入讲解各种图形的用法和意义，指导我们如何选择和使用统计图形，在教人钓鱼的同时教人钓鱼。 ——曹阳，博士，生物信息学分析师 读这本书之前，我以为自己是 R 语言的初学者。读完后，我深深地感到无知。 ——蒋军，博士武汉大学临床医学专业学生 优秀的统计思想和统计方法需要精美的统计图形来表达。 《现代统计图形》用生动的经典实例，通俗易懂地讲解统计图形的设计原理，提供全面实用的参考库和绘图技巧。和参考。 ——肖楠，​​默克实验室生物统计学与研究决策科学部副首席科学家 读完这本书，我神清气爽。本书以一个统计制图的历史故事开篇，中间以实例系统地介绍了不同类型的统计制图，最后从心理学的角度总结了制图的原理。读者可以深刻感受到作者对数学生活的敬畏和热情。整本书不仅融合了科学与艺术，而且非常接地气，在同类书籍中是极为罕见的存在。

——暨南大学质谱与大气环境研究所副研究员吴胜统计图形不仅是大数据统计和挖掘成果的可视化工具，也是高水平学术成果的重要组成部分。 《现代统计图形》集兴趣、知识、技术和实用性于一体。本书不仅可以作为高校统计学、数据科学、大数据技术专业本科生的选修课本，也可以作为高校硕士和博士研究生使用R语言的快速入门参考书。图形语言。使用本书提供的R语言绘图源程序，读者可以轻松掌握其基本方法，在不知不觉中快速成长为使用R语言及其绘图包ggplot2的统计绘图大师。 ——黄德才，浙江工业大学教授、博士生导师，资深数据科学专家，“十一五”、“十二五”国家级规划教材和数据学习的作者浙江省名师的可视化，有“道”和“术”两个不同层次。 “技术”是指工具的使用，包括编程语言、绘图功能等； “道”是指绘画的思想，是逻辑、统计知识和美学的综合。这本书是两者难得的结合，不只是说说而已，也不局限于艺术。每个阶段的阅读都有不同的收获。同时辅以100多种常用统计图形作为案例分析，实属难得佳作。

——南京信息工程大学大气物理学院教授王建东打开这本书，他不会觉得自己在看课本，也不会觉得科技“严谨”带来的束缚绘画，更像是和几位艺术家聊着研究数据的审美呈现。 —— 南方科技大学 研究助理教授 王晓翔 如果你一直在寻找一本统计图形学的书，可以很好地引导你，一路引导你到顶峰，这就是《现代统计》图形”。然而，作者不仅仅痴迷于为“美丽的图形形式”创建工具词典。他们将数学原理与图形表达联系起来，从认知逻辑的角度优化视觉传达，权衡图形的直观呈现和统计价值等思想。三位作者的“数学家”性质。木心有句话说：“思想和情感上的创意，必须伴随着形式上的创意。”我说的是这些人和这本书。 ——中央财经大学财经研究所副研究员刘谦本书追溯本书渊源，带读者了解数据可视化技术的本质：可视化是数学的直观图形表达，而熟练度则偏向于潜在的技术能力。让表达过程畅通无阻。这本书虽然由谢大起草了14年，但仍然被很多读者点赞，可见它超越了技术本身，表达了数据可视化本质的价值。 ——夏晓凯，华南师范大学计算认知科学博士生统计与统计可视化是当前大数据时代最热门的学科。如何挖掘数据的价值，让数据直观呈现和被我们使用，数据可视化必不可少。

值得思考的是，我们使用的可视化是否清晰准确地表达了数据背后的价值。对于大多数人来说，Excel 是办公室中使用最多的软件，几乎垄断了我们的日常工作。但这种数据可视化方式存在局限性，限制了统计学家想要定制统计图形的“主动发挥”，可视化效率不高。与其他图形软件相比，R语言极具“可定制性”。 《现代统计图形》以幽默风趣的语言和通俗易懂的图形案例介绍了统计图形的历史。制图系统中的细节让我们由浅入深地把握数据可视化的本质。在本书中，读者不仅可以学习R语言制作统计图形的实用技巧，还可以拓展制作统计图形的探索性思维。对于很多刚接触 R 语言的研究人员来说，这本书真的是一本不容错过的入门书。 ——于志国，南京信息工程大学水文与水资源工程学院副院长、教授、博士生导师，《现代统计图》读起来就像是资深武者写的兵器图，不仅包括武器（R绘图元素和工具）展示，武术心法（统计知识和绘图原理），以及更多有趣的故事（统计图形简史和案例分析）。无论你是年轻战士（熟悉R或统计学）还是新手（刚开始学习R或统计学），相信本书都能帮助你提高水平。

即使是像我这样的新手，也多半会被作者诙谐诙谐的语言、雄辩的叙述、渐进的分析所吸引，受益匪浅。 ——纽约城市大学数学系助理教授叶飞 喜欢谢一辉的人很多，但要了解真正的谢一辉，可能要从这部作品说起。他对统计艺术的真诚态度和在统计可视化创作上的积累，在我所教的人大统计专业毕业生中是少见的。统计精神通过易慧通俗易懂的文字、生动的图形和细致的语言向我们耳语，传达了一代年轻统计学家对数据之美的追求、对科学信仰的坚持，以及对数据垃圾和艺术作品的独特态度。不同的关注和思考，《现代统计图形》值得关注。 ——王星，中国人民大学统计学院副教授，《中国大百科全书》统计卷第三版编委 这是一朵“时间的玫瑰”，隽永而芬芳。写书的人对读书的人表示敬意，最高级的方式就是写如水，而他们的专业技能隐藏在简洁明了的文字之下。读了这本统计图形的专着，没有感觉到图文的差距，也没有感觉到权威，有意无意的。本书用“我们”的语气来表达作者与读者之间平等的交流关系。作者也非常注重美，读者可以从本书的排版、版面、文字、图形和色彩的区分上感受到美的力量。熟悉或了解谢以辉的读者，可以从本书中读到作者青春的印记。

对于完全陌生的读者来说，看到这本书是命中注定的。愿你通过运行书中的代码，思考作者提出的总结性问题得到启发。 ——李承文，不懂统计的普通人谢一辉是R扩展包bookdown的作者。他和两位合作者的这本新书可以作为学习R统计图形的教材和参考手册，其中很多是现有的中文R语言教材中没有涵盖的。本书还简洁准确地总结了基本的 R 图形和 ggplot 图形系统，并通过许多有趣的例子介绍了重要的统计图形原理。 ——李东风，北​​京大学数理学院副教授 在我的理解中，统计分析的过程就像把大象放进冰箱一样。第一步是将复杂的原始数据组织成统计软件可以接受的形式；第二步是使用适当的方法进行分析；第三步，通过图形等方法，将结果以易于人类理解的形式表达出来。我们的教育只注重第二步，导致很多人在实践中遇到第一步和第三步的困难。第一步，需要学习一门处理数据的语言，比如R。至于第三步，一直没有好的解决方案，直到出现了这个“Modern Statistical Graphics”。 ——江晓东，湖南师范大学医学院讲师 在多年指导学生的实践中，我越来越意识到图表对于提升科研成果价值的重要性。

今天打开“现代统计图形”，如果你是一个宝藏。作者通俗易懂地讲解枯燥的绘图工具，精美的画面反映了作者的情感、心情和生活态度。相信这本书能让读者发现绘画的乐趣！ ——袁子兵，华南理工大学教授、博士生导师 你可能关注过周耕的动画、季耕的网剧、年耕的小说，但你关注过十耕的《现代统计图形》吗？我追过。听说被谢大戏称为“古老传统”的《现代统计图形》即将问世，我惊呆了。翻翻过往的通讯记录，我发现谢大增在十年前发了一封邮件，问：“你最近有空帮我写两本书吗？”十年改变的动力。谢大所谓的“古代传统”虽然是个笑话，但他也能读懂一个问题：统计图形的现代元素是什么？据我了解，统计图形最大的价值在于它可以加深人们对背后数据的理解，而现代与否，关键在于图形能否为数据和问题提供新的思考和解读。 “图片”虽然是旧的“代码”，但它的生命是更新的。相信读完本书后，读者会从“检测过程”中受益，学会使用统计图表这一强大工具，探索数据背后的秘密。 ——统计资本总监邱奕轩，赵鹏老师的博客《大鹏志》，上海财经大学青年教师，曾经陪我度过了学习R语言最困难的时期。他用简单而诙谐的语言，以一种合理的方式，告诉你为什么要做你所做的，你应该做什么以及如何去做。

从那时起出版的《Learn R: Learning R from Zero Basics》一书让我更加喜欢它。打开《Modern Statistical Graphics》后，我很惊讶图形可以在R语言中如此“调教”，一步步跟着本书的思路走。相信大家都能找到自己的画风，特此推荐。 ——杨雷峰，博士，生态环境部华南环境科学研究所研究员 多年后，面对即将出版的《现代统计图形》，不禁回想起那个遥远的下午当我第一次在网上看到它的手稿时。我想，当年看过网上流传的《现代统计图形》手稿的人，应该都和我一样期待它的正式出版吧。 — knitr, bookdown…)，直到最近它终于要出书了。作为一门统计语言，R 的优势之一是它灵活的图形系统——俗话说，一张图抵一千个单词，有没有比把枯燥的数字变成漂亮的图表更好的方式来表达统计思想？ 然而，R 绘图系统的灵活性和强大功能也伴随着相对陡峭​​的学习曲线。在《Modern Statistical Graphics》中，作者用流畅有趣的语言为读者讲解了构成图形的元素，并展示了如何在R中将它们结合起来表达统计思想，既降低了学习难度，又增加了to the learning of statistical graphics.多好玩。 In the years after the birth of the manuscript, various mapping systems have emerged in the R’s arena. After the big waves, ggplot2 is the most commonly used in addition to the basic drawing system of R.

In this book, the authors not only introduce each plotting system, but also show the code to implement the same plot using the base plotting system and ggplot2. The basic drawing system of R and ggplot2 have their own advantages in drawing. Using these two methods to realize the same graph can better allow readers to understand the advantages and disadvantages of each system, so that they can choose the appropriate way to draw graphs in their own data analysis. ——Zhang Liechi, technical support staff of the Institute of Basic Biology in Japan first saw the manuscript of “Modern Statistical Graphics” about 10 years ago. At that time, he was amazed by its comprehensive and systematic explanation of statistical graphics. . 10 years later, reread this book – even though ggplot2 has become the standard for statistical graphics, we can still understand from the many cases of problem to data, data to graph: why the presented graph is like this. The book describes the library, principles and systems of statistical graphics in different categories, and the “why” passed between the lines is even more exciting. The original source is the greatest value of “Modern Statistical Graphics”. If readers read this book for the first time, I believe they will feel the same as I did 10 years ago, enjoy it! – Liu Sizhe, Chief Data Scientist of 51Talk Information explosion, data is king, good articles do not look at words and charts. This book is like a secret book. According to the examples, you can practice external skills, and any data can be made into graphs and tables; according to the table of contents, from simple to complex, you can gain internal skills, and boring data can be turned into vivid charts. All those who deal with data are worth starting with a copy and flipping through it when needed.

You will find that this book does not need to be read in its entirety, and half of it can be used to rule the world. ——Chen Zheng, Associate Professor, Department of Health and Environmental Sciences, Xi’an Jiaotong-Liverpool University As a key component of the presentation of scientific research results, mapping plays an irreplaceable and important role. Many of today’s top journals use papers with appropriate and pleasing illustrations, which not only help to express academic ideas and results accurately and deeply, but also enhance the paper. For this, I recommend this book Modern Statistical Graphics to my students. This book starts from basic statistical ideas in detail, and details the theories and examples of common scientific and technological mapping. After the publication of the book “Learning R: Learning R from Zero Basics”, my student Zhao Peng collaborated with two other authors. Another masterpiece. ——Zhu Tong, Professor and Doctoral Supervisor of Peking University, Dean of School of Environmental Science and Engineering, Peking University Visualization is a bridge between people and data, and it is also a magnifying glass for people to observe the world of data. There are many teaching materials related to visualization, many of which depict various colorful pictures of seeing data through visualization, but few can explain in detail how to construct such a “magnifying glass” to the reader. In this sense, the “Modern Statistical Graphics” written by the author for fourteen years is particularly recommended. It not only introduces the concepts and methods of visualization, but also gives the experimental details of the R language for each commonly used visualization method, which is the gospel of many visualization practitioners. The release of this book will greatly promote the promotion and application of visualization. ——Yuan Xiaoru, researcher of Peking University’s “Hundred Talents Program”, doctoral supervisor of Peking University School of Information Science and Technology Turing Live On August 12th, at 20:30 this Thursday evening, we invited the three authors of this book to come to Turing Live , and talk to you about the “skill” and “dao” of turning data into graphics. Friends, scan the code and enter the group to make an appointment for the live broadcast~