分面图

分面图（faceted plot）把同一类图按一个或多个分组变量排成小图。各小图仍用相同的变量定义，却只显示本组观察值。它适合比较组内形状和组间差异，前提是读者知道各面板的尺度是否相同、每组有多少记录。分面只是重新组织显示，不能把同一批记录变成多次独立实验。

两组数据共用一把尺

假设 A、B 两组在第 1、2、3 天各有一次读数；下面为合成教学数据，响应量的单位暂记为同一个测量单位。

天数	A 组	B 组	B − A
1	2	8	6
2	3	9	6
3	4	10	6

图中每组各占一个面板，两个纵轴都从 $0$ 到 $10$。第 2 天 A 组的点在 $3$，B 组的点在 $9$，因此能沿共同刻度直接读出相差 $6$。两组从第 1 天到第 3 天各增加 $2$，所以“变化量相同”与“绝对水平不同”同时成立。图上的线仅按时间顺序连接三次读数，不表示其间每天都有测量。

上、下两图共用 0—10 的纵轴范围和相同面板高度。看第 2 天的两点，可在保留组别的同时读出 9−3=6；连接线只帮助识别时间次序。

自由尺度改变能比较的东西

若让每幅图各自选择纵轴范围，例如 A 组用 $0$ 到 $4$，B 组用 $7$ 到 $11$，两组的三点可能在屏幕上处于几乎相同的高度。这样更容易看清组内小起伏，但失去了凭图形高度比较两组绝对水平的共同基准；必须回到各自轴上的数值才能发现 B 组始终高 $6$。

共用尺度适合比较水平、斜率和波动幅度；自由尺度适合各组量级差距很大而只关心内部形状的场合。两种安排都可以诚实，但应在图上明确标出各面板的轴及单位。若 x 轴也自由，横向同样长度还可能代表不同的时间跨度。在这种情况下，即使两个面板中的线看起来一样陡，也不能仅凭线的角度比较变化率，须用 $\Delta y/\Delta x$ 和轴单位计算。

分组、分母和缺测

分面变量必须来自记录中实际存在的组别。按地区分面后再在每个地区画直方图，若显示频数，样本量大的面板通常有更高的柱；若各图分别归一化为面积一，则比较的是各地区内部的分布形状，不能从曲线高度直接读出地区总人数。每个面板应标注样本量；缺一组资料时，空面板表示无资料或被筛除，不表示该组观测值为零。

当分面变量有两个，例如地区与处理方式，行和列能表示两种分类的组合。若某种组合原本不存在，应说明设计上缺失；若本应有数据却没有记录，应说明缺测。把十几个组全放进一个图例会让颜色难辨，分面可减轻遮盖，但面板过多同样会使每幅图小到无法读数，应保留主要比较对象。

分面不是统计调整。图中的 B 组较高可能与组别、测量单位、初始条件或选样有关；仅凭两条曲线不能确定因果。继续分析时应回到原始表、样本机制及适当的统计推断或模型。有关连线的条件见折线图；关于点的重合和分组见散点图。

参考资料

• ggplot2：网格分面官方说明，固定尺度、自由尺度和面板布局。
• ggplot2：分面常见问题，分面轴范围的选择。
• 相关：统计图形语法、直方图、折线图。