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雙軸圖形的優缺點，以R畫出客製化雙軸圖形

本篇文章將會介紹雙軸圖形的優缺點、實務上的使用和如何以R畫出客製化的雙軸圖形。

雙軸圖形

雙軸圖形常被稱雙Y軸圖形 (Dual Axis Chart)，是商業領域中常用的圖形之一。呈現趨勢時，會使用使用線形圖 (Line Chart)或長條圖(Bar Chart)，通常Y軸擺在左邊，有時為了要比較兩種數值，會將第二個Y軸擺在右邊，能標記兩種不同資料單位的區間。

如下圖左邊Y軸為Volume，代表某產品每季流通在市場的數量，範圍為0~43,000，右邊Y軸為Value，代表某產品每季流通在市場的總市值，範圍為0~420,000,000。

常見的雙軸圖形還有品質管理使用的柏拉圖 (Pareto Chart)，常用在不良品的分析，左邊Y軸為次數，右邊Y軸為次數占總次數的累積百分比，柏拉圖常用來歸納導致瑕疵的重要原因，例如佔總次數80%的原因。

Pareto Chart

雙軸圖形的優缺點

優點

1. 呈現兩個維度的資訊
2. 一次呈現兩個軸的趨勢，方便比較

缺點

1. 由於兩個Y軸的尺度 (Scale)不同，容易誤解上升和下降的幅度相同

舉例來說，下圖的左邊Y軸為Volume，代表某產品每季的流通在市場的數量，第二個Y軸為Value，代表某產品每季的流通在市場的總市值。2017Q1到2017Q2間。在圖中，Value的上升比例約為Volume的兩倍，但實際上兩軸的尺度分別是0~43000和0~500,000,000，Volume上升了647，上升的比例約為1.97%，而Value上升了17,904,284，增加的比例約為5.94%，然而兩者上升的幅度天差地遠。

註: 圖中數字為非真實數據, 僅為範例參考

實務上的使用

The R Graph Gallery中的”Dual Y axis in R”一文中介紹使用latticeExtra套件中的doubleYScale()來繪製雙軸圖形，然而結論是奉勸讀者盡量不用使用此類型圖形。

看到這邊，可能會不禁有疑問既然實務上容易讓觀看者造成誤解，那為什麼還要使用呢? 雖然雙軸圖形容易造成誤解，但這是報告中常出現的圖形，可以表達兩種維度的資訊。

身為資料分析師，收到雙軸的圖形需求時，可以提醒使用者在使用上須小心，並可以了解使用者使用的目的，並討論是否以其他替代圖形來表達。

以R繪製客製化雙軸圖形

在上例中，左邊Y軸為Volume，範圍為0~43,000，右邊Y軸為Value，範圍為0~420,000,000，使用的資料集如下，由於兩軸的尺度不同，以ggplot2套件繪製客製化的雙軸圖形時，可以指定兩個軸的範圍，詳細說明及R程式碼如下。

sample data-volume and value.csv

以ggplot2圖形的邏輯來說，會以左邊軸的尺度為主，再將右邊Y軸的尺度疊加上去，因此繪製右邊軸的圖形時要將尺度縮小或放大來符合左邊軸的尺度。以上例為例，繪製右邊軸的圖形和加上文字要將尺度縮小。

而標記右邊Y軸的標籤 (0~420,000,000)時，相對於左邊軸的範圍(0~43,000)是放大，而放大的倍數，下例使用Value的最大值除以Volume的最小值。

• Step 1: 載入套件及讀入資料

library(ggplot2)  
dataset = read.csv( 'sample data-volume and value.csv' )

• Step 2: 指定右邊軸的尺度相對於左邊軸尺度放大或縮小的倍數

parameter =  max(dataset$Value) / max(dataset$Volume)

• Step 3: 先畫左邊軸Volume的長條圖

p = ggplot( data = dataset2, aes( x = YearQtr, y = Volume ) ) + 
     geom_bar( stat="identity", fill = '#28a9ff', width = 0.7 ) + 
     geom_text( aes( label = Volume ),size = 4, position =    
     position_stack(vjust = 0.5) ) +
     theme(axis.title.x=element_blank(), axis.text.x = 
     element_text(angle = 90)) +
     ylab( "Volume") +  theme_classic()

• Step 4: 畫右邊軸Value的線圖，將尺度縮小以符合左邊軸的尺度，Value除以 parameter

p = p + geom_line( mapping = aes(y = Value/parameter, x = YearQtr, 
     group = 1 ) , color = '#FD9A28', inherit.aes = FALSE,  
     linetype="solid", size= 1.5 )

• Step 5: 標記右邊軸Value對應的數值時，將尺度縮小以符合左邊軸的尺度，Value除以parameter

p = p + geom_text(  mapping = aes( y = Value/parameter, x = YearQtr,   
     label =  Value ), colour = 'black', vjust = 2 ,size= 4 )

• Step 6: 畫上右邊軸(Value)的標籤，相對於左邊軸的範圍(0~43,000)是放大，Value乘以parameter

p = p + scale_y_continuous( sec.axis = sec_axis( ~.*parameter, 
     name = "Vlaue" ) )

如此一來就完成了客製化的雙軸圖形，其中Step 2 中的parameter可以調整到指定的倍數來試試看畫圖的效果，範例中以Value的最大值除上Volume的最大值。

Dual Axis Chart for Volume and Value

References

[embed]Dual Y axis in R This post explains how to build a line chart with dual Y axis with R. It show the evolution of 2 series, each line…www.r-graph-gallery.com

Link

[embed]Pei-Syuan Li 以下請見我的簡介，謝謝! Senior Data Analytics Engineer; Never stop learning! About Me 技能 文章 專案 志工經驗 學習課程 連結…www.notion.so