Rの関数:box.heresy {plotrix}

関数 box.heresy とは

box.heresy は、「箱（ボックス）」と「ヒゲ（エラーバー）」の範囲をユーザーが任意に指定して描画するプロット関数です。

標準的なボックスプロット（箱ひげ図）が四分位点や外れ値の基準に従って自動的に計算されるのに対し、本関数は統計的な定義に縛られません。

例えば、箱の部分を「平均値 ± 標準偏差」とし、ヒゲの部分を「最大値・最小値」や「信頼区間」に設定するなど、目的に応じた独自の可視化が可能です。

内部的な処理としては、まず dispersion 関数を呼び出して外側のヒゲを描画し、その上に rect 関数で箱を描き、最後に points 関数で中心点を打点するという多層的な構造を持っています。

各要素の範囲を絶対座標として指定するか、中心点からのオフセット（相対値）として指定するかを柔軟に選択できる点が、本関数の特徴です。

関数 box.heresy の活用シーン

• 独自の統計指標の可視化：
  • 標準的な四分位間隔ではなく、平均値を中心とした標準偏差（1SD）や標準誤差（SE）の範囲を箱として明示したい場合。
• 複数の信頼区間の同時提示：
  • 内側の箱で 90% 信頼区間を示し、外側のヒゲで 95% 信頼区間や全範囲を示すなど、異なる信頼水準を重ねて表現したい場合。
• 要約データの直接描画：
  • 生データが手元になく、すでに計算済みの統計量（平均、最小、最大など）のみを用いてボックスプロット風の図を作成する必要がある場合。

関数 box.heresy の引数

library(plotrix)
args(box.heresy)

function (x, y, uinner, linner, ulim, llim = ulim, boxwidth = NULL, 
    intervals = FALSE, arrow.cap = NULL, pch = 22, main = "", 
    xlab = "", ylab = "", xaxlab = NULL, col = "white", do.first = NULL, 
    ...) 
NULL

• x, y
  • プロットの中心となる座標を指定します。x が省略された場合はインデックス番号が割り当てられます。
• uinner, linner
  • 「箱（ボックス）」の上端および下端の値を指定します。
• ulim, llim
  • 「ヒゲ（エラーバー）」の上限および下限の値を指定します。llim を省略した場合は ulim と同値が適用されます。
• boxwidth
  • 箱の水平方向の幅を指定します。未指定の場合は、データの間隔に応じて自動的に算出されます。
• intervals
  • 論理値を指定します。TRUE の場合、上述の uinner や ulim 等は中心点 y からの距離（相対値）として扱われます。FALSE（初期値）の場合は、絶対的な座標値として扱われます。
• arrow.cap
  • ヒゲの先端にある横線の長さを指定します。
• pch
  • 中心点 (x, y) に描画される記号の種類を指定します。
• col
  • 箱の内部の塗りつぶし色を指定します。
• do.first
  • 描画処理が開始される前に実行したい R コードを文字列として指定できます。背景にグリッドを引く際などに利用されます。

サンプルコード

以下に、3つの実験条件における要約統計量を、独自の基準で可視化するサンプルコードを提示します。

# 1. 架空の統計データの作成
# カテゴリ名、中心値、箱の範囲（標準偏差相当）、ヒゲの範囲（最大最小相当）を定義
conditions <- c("条件 A", "条件 B", "条件 C")
center_means <- c(55, 72, 48)
sd_values <- c(8, 12, 6) # 箱の広がり（片側分）
range_values <- c(20, 25, 18) # ヒゲの広がり（片側分）

# 2. box.heresy を用いたプロットの描画
# intervals = TRUE を設定し、相対的な広がりとして描画を行います
box.heresy(
  x = 1:3,
  y = center_means,
  uinner = sd_values, # 箱の上側：1SD分
  linner = sd_values, # 箱の下側：1SD分
  ulim = range_values, # ヒゲの上側：全範囲相当
  llim = range_values, # ヒゲの下側：全範囲相当
  intervals = TRUE, # 相対値としての解釈を有効化
  main = "独自定義によるボックスプロット（Heresy Plot）",
  xlab = "実験条件",
  ylab = "測定スコア",
  xaxlab = conditions, # X軸ラベルの指定
  col = c("#ff9999", "#99ff99", "#9999ff"), # 各箱への着色
  arrow.cap = 0.05, # ヒゲの先端の幅を調整
  pch = 4 # 中心点の記号を×印に設定
)