R语言 plotrix 包绘制双坐标轴图实战：从线图到帕累托图

准备环境与核心函数

首先，需要安装并加载 plotrix 包。该包提供了专门用于绘制双坐标轴图形的工具，其中最常用的是 twoord.plot()。

install.packages("plotrix")
library(plotrix)

基本操作：绘制双轴线图

第1步：准备示例数据

为了演示双坐标轴的效果，我们创建包含时间序列、左侧数值（如会员人数）和右侧数值（如消费总额）的数据框。

Date <- seq(from = as.Date('2015-01-01'), to = as.Date('2015-12-01'), by = 'month')
Consumers <- c(100,80,120,153,200,188,220,322,300,321,282,304)
Amount <- c(1000,840,1458,1844,2045,2000,2548,5081,5000,5200,4800,4971)
df1 <- data.frame(Date = Date, Consumers=Consumers, Amount = Amount)

第2步：调用 twoord.plot 绘制基础图形

使用 twoord.plot() 函数，分别指定左轴（lx, ly）和右轴（rx, ry）的数据来源。默认情况下，左右轴均为线条类型。

twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers,
            rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
            main = '双轴的两条线图', xlab = '月份', 
            ylab = '会员人数', rylab = '总消费额', 
            type = c('line', 'line'))

此时生成的图形存在三个常见痛点：

1. 横坐标轴的日期格式显示不正确（通常显示为数字）。
2. 右坐标轴刻度标签过于密集。
3. 图形缺乏视觉层次，如背景色或网格线缺失。

第3步：优化图形细节

通过调整关键参数解决上述问题：

• 格式化横坐标：使用 xtickpos 指定刻度位置（转换为数值），并使用 xticklab 指定自定义标签文本。
• 调整右轴刻度：通过 rytickpos 手动设定右侧刻度的间隔点。
• 添加背景与网格：利用 do.first 参数在执行主要绘图前插入命令，可添加背景色 (plot_bg) 和网格线 (grid)。

twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers,
            rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
            main = '双轴的两条线图', xlab = '月份', 
            ylab = '会员人数', rylab = '总消费额', 
            type = c('line', 'line'),
            xtickpos = as.numeric(df1$Date), 
            xticklab = as.character(df1$Date), 
            rytickpos = seq(500, 5000, by = 1500),
            do.first = "plot_bg(col = 'gray'); grid(col='white', lty = 2)")

进阶技巧：混合图形类型

有时需要结合两种图形类型，例如左侧用条形图表示数量，右侧用折线图表示趋势。只需修改 type 参数即可。

第4步：绘制条形图与折线图组合

将 type 设置为 c('bar', 'line')。默认情况下，条形图可能过窄，可通过 halfwidth 参数调整宽度。

twoord.plot(lx = df1$Date, ly = df1$Consumers,
            rx = df1$Date, ry = df1$Amount,
            lcol = 'steelblue', main = '双轴混合图', 
            xlab = '月份', ylab = '会员人数', rylab = '总消费额', 
            type = c('bar', 'line'),
            xtickpos = as.numeric(df1$Date), 
            xticklab = as.character(df1$Date), 
            rytickpos = seq(500, 5000, by = 1500), 
            halfwidth = 8,
            do.first = "plot_bg(col = 'gray'); grid(col='white', lty = 2)")

特殊场景：直方图与核密度图双轴

在概率分布分析中，常需同时展示频次（直方图）和概率密度（核密度曲线）。由于两者量纲不同（频次可能为数百，密度值通常为0~1之间），必须使用双坐标轴。

第5步：生成基础分布数据

注意：绘制直方图和核密度线时，直方图需设置 freq = FALSE 以返回密度而非频次，但在双轴图中，我们通常希望左轴显示原始频次，右轴显示密度，因此需要分别提取数据。

x <- rnorm(1000, 10, 3)
h <- hist(x, breaks = 50)

第6步：提取数据并绘制双轴图

左轴使用直方图的计数 (h$counts)，右轴使用正态分布密度函数计算的密度值 (dnorm)。

x1 <- h$mids
y1 <- h$counts
x2 <- seq(min(x), max(x), by = 0.01)
y2 <- dnorm(seq(min(x), max(x), by = 0.01), 10, 3)

twoord.plot(lx = x1, ly = y1, rx = x2, ry = y2, 
            type = c('bar', 'l'), 
            lcol = 'steelblue', rcol = 'red', 
            ylab = 'Counts', rylab = 'Density', 
            main = 'Histogram and density curve', 
            halfwidth = 0.2, 
            lylim = c(0, max(y1) + 1), 
            rylim = c(0, 0.2),
            lwd = 2)

应用场景：帕累托图 (Pareto Chart)

帕累托图结合了条形图和累积百分比折线图，用于识别主要因素。左轴为绝对数值，右轴为累计百分比（0-1）。

type_label <- 1:7
absolute <- c(12, 15, 20, 28, 11, 5, 7)
cum_per <- cumsum(absolute) / sum(absolute)

twoord.plot(lx = type_label, ly = absolute, 
            rx = type_label, ry = cum_per, 
            type = c('bar', 'l'),
            lcol = 'steelblue', rcol = 'red', 
            ylab = '总数', rylab = '累计百分比%', 
            main = '帕累托图', 
            xtickpos = type_label, 
            xticklab = c('A','B','C','D','E','F','G'))

扩展功能：堆叠图与图例添加

如果需要展示多个类别的堆叠效果，可使用 twoord.stackplot() 函数。以下案例展示新老会员人数堆叠柱状图及新客比例折线图。

第7步：绘制堆叠双轴图

set.seed(1111)
Date <- 1:12
Old <- round(runif(12, 100, 300))
New <- round(runif(12, 50, 120))
Ratio <- New / (New + Old)

twoord.stackplot(lx = Date, rx = Date, 
                 ldata = cbind(Old, New), rdata = Ratio,
                 lcol = c('steelblue', 'orange'), rcol = 'red', 
                 ltype = 'bar', rtype = 'l', 
                 border = 'grey80', 
                 ylab = '人数', rylab = '新客比例', 
                 xlab = '月份', main = '新老客占比', 
                 incrylim = 0.1)

twoord.stackplot 默认不显示图例。为了实现完美的视觉效果，可以通过叠加图层的方式手动添加图例。

第8步：手动添加图例层

使用 par(new=TRUE) 在当前图形上覆盖新图形，绘制一个空白画布后添加图例，最后恢复默认设置。

# 允许绘图区域外绘制
par(xpd = TRUE)
# 开启新图层
par(new = TRUE)

# 绘制空白坐标系占位
plot(0:1, 0:1, type = "n", xlab = "", ylab = "", axes = FALSE)

# 添加左轴图例（老客、新客）
legend(0, 1.5, legend = c('老客', '新客'), 
       fill = c('steelblue', 'orange'), bty = 'n')

# 添加右轴图例（新客比例）
legend(-0.03, 1.25, legend = '新客比例', col = 'red', lty = 1, bty = 'n')

# 重置绘图参数
par(xpd = FALSE, new = FALSE)

通过以上步骤，您可以灵活掌握 R 语言中 plotrix 包的双坐标轴绘图技巧，满足不同维度的数据可视化需求。