Rの関数:barNest {plotrix}

関数 barNest とは

barNest は、階層構造（入れ子構造）を持つカテゴリデータの統計量を、視覚的に整理された棒グラフとして表現する関数です。

本関数は、複数のカテゴリ変数によって細分化されるデータの平均値や分散といった要約統計量を、親グループの中に子グループが収まるようなレイアウトで描画します。

内部的には brkdnNest 関数を用いてデータを階層ごとに集計し、その結果を基に drawNestedBars 関数がグラフィカルな出力を生成します。

下位の階層ほど棒の幅を細く設定する「収縮（shrink）」機能により、データの包含関係を直感的に提示することが可能です。

関数 barNest の活用シーン

• 組織構造別の実績比較：
  • 本部、部、課といった階層構造を持つ組織において、各ユニットのパフォーマンス指標を上位組織の数値と比較しながら一画面で確認したい場合。
• 多因子実験の分析結果表示：
  • 複数の実験因子が組み合わさった複雑なデータセットにおいて、主要な要因とそれらに付随する副次的要因の影響を階層的に図示したい場合。
• 不均衡データの視覚的評価：
  • Nwidths 引数を用いて各棒の幅をサンプルサイズに比例させることで、各グループのデータの重みを視覚的に把握したい場合。

関数 barNest の引数

library(plotrix)
args(barNest)

function (formula = NULL, data = NULL, FUN = c("mean", "sd", 
    "sd", "valid.n"), ylim = NULL, main = "", xlab = "", ylab = "", 
    shrink = 0.1, errbars = FALSE, col = NA, labelcex = 1, lineht = NULL, 
    showall = TRUE, Nwidths = FALSE, barlabels = NULL, showlabels = TRUE, 
    mar = NULL, arrow.cap = NULL, trueval = TRUE) 
NULL

• formula
  • 応答変数 ~ カテゴリ変数1 + カテゴリ変数2 + ... の形式で、集計の対象と階層の順序を指定します。
• data
  • 解析に使用するデータフレームを指定します。
• FUN
  • 各階層で算出する統計関数のベクトルを指定します。通常は平均、標準誤差、サンプルサイズなどが用いられます。
• errbars
  • 誤差範囲（エラーバー）を表示するかどうかを論理値で制御します。
• col
  • 棒の色を指定します。リスト形式を用いる場合は各階層の要素数と整合させる必要があります。
• shrink
  • 下位階層の棒の幅を縮小させる割合を指定し、階層の深さを表現します。
• Nwidths
  • サンプルサイズに基づいて棒の幅を変動させるかどうかを論理値で指定します。
• labelcex
  • 階層ラベルの文字サイズを調整します。
• trueval
  • 欠損値を含む水準の扱いを制御します。

サンプルコード

# 1. 不均等なサンプルサイズを持つデータの生成
# 各グループのN数を極端に変えて設定します
# （東部：5, 25, 10人 / 西部：40, 5, 15人）
n_sizes <- c(5, 25, 10, 40, 5, 15)
area_labels <- rep(c("東部地区", "西部地区"), each = 40) # 合計80件だが内部で調整

sample_data_unbalanced <- data.frame(
  Area = c(rep("東部地区", 40), rep("西部地区", 60)),
  Store = c(
    rep("店舗A", 5), rep("店舗B", 25), rep("店舗C", 10),
    rep("店舗A", 40), rep("店舗B", 5), rep("店舗C", 15)
  ),
  Sales = rnorm(100, mean = 500, sd = 100)
)

cat("--- サンプルデータの一部を確認 ---\n")
print(str(sample_data_unbalanced))

--- サンプルデータの一部を確認 ---
'data.frame':   100 obs. of  3 variables:
 $ Area : chr  "東部地区" "東部地区" "東部地区" "東部地区" ...
 $ Store: chr  "店舗A" "店舗A" "店舗A" "店舗A" ...
 $ Sales: num  448 502 525 514 337 ...
NULL

# 2. 階層ごとの色リストを定義
nest_col_list <- list(
  "snow2", # 全体（第1階層）
  c("honeydew1", "lavenderblush1"), # 地区（第2階層：2要素）
  c("aquamarine", "coral", "plum1") # 店舗（第3階層：3要素）
)

# 3. グラフの描画
barNest(
  formula = Sales ~ Area + Store,
  data = sample_data_unbalanced,
  FUN = c("mean", "sd", "sd", "valid.n"),
  errbars = TRUE,
  Nwidths = TRUE, # サンプルサイズに応じて棒の幅を変動させます
  col = nest_col_list,
  main = "全地区、地区ごと、店舗ごとの売上統計",
  ylab = "平均売上高（±標準偏差）",
  shrink = 0.15,
  labelcex = 0.8
)