R 语言｜大量散点出图速度测试

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0 引言

有时候需要大量数据快速出图预览（小众用途），于是对比一下 R 语言中不同方式的绘图速度。

• 需要快速出图就不考虑 ggplot2 了，它渲染比较慢。

n <- 100000
t_0 <- system.time(sample(x = 1:n, size = n, replace = TRUE))

cat(
  sprintf(
    "运行 %i 次采样，耗时 user %.3f（处理器时间）、system %.3f（操作系统时间）、elapsed %.3f（总时间）秒。",
    n,
    t_0[1],
    t_0[2],
    t_0[3]
  )
)

运行 100000 次采样，耗时 user 0.006（处理器时间）、system 0.000（操作系统时间）、elapsed 0.006（总时间）秒。

1 用到的包

# Packages
library(txtplot)
library(graphics)

2 虚拟数据

# Generate fake data
set.seed(1)
dat <- data.frame(
  xval = c(rnorm(n / 2, 1, 1), rnorm(n / 2, 3, 1)),
  yval = c(rnorm(n / 2, 1, 1), rnorm(n / 2, 6, 1))
)

nrow(dat)

[1] 100000

3 使用 graphics 包

• R 语言自带的绘图包，

• 发现设置 pch 的尺寸 cex 越小，出图越省时间。

par(family = "mono", cex = 1.5)
t_tinyPch <- system.time(
  plot(
    dat$yval,
    dat$xval,
    pch = 16,
    cex = 0.1 # 点越小出图越省时
  )
)

t_tinyPch

   user  system elapsed 
  1.260   0.011   1.283

• 使用 . （半角符号点）代替 pch 其他默认形状，速度更快。

par(family = "mono", cex = 1.5)
t_.Pch <- system.time(
  plot(
    dat$yval,
    dat$xval,
    pch = "."
  )
)

t_.Pch

   user  system elapsed 
  0.655   0.006   0.667

4 使用 txtplot 包

• 很快，但分辨率低，丢失很多细节（可能不如抽取部分数据再 plot 绘图？）。

t_txtPlot <- system.time(
  txtplot(
    dat$yval,
    dat$xval,
    pch = ".",
    width = 70,
    height = 20
  )
)

   +----------------+----------------------+----------------------+--+
   |                                     .  .                        |
   |                                   . .... . . .  . .  .          |
 6 +                              . ....................... .        +
   |                             .. ............................     |
   |            ..   ....  .. ...................................    |
 4 +         .. . ..............................................  .  +
   |      .........................................................  |
   |  .  ........................................................    |
 2 +   ..........................................................    +
   |   ........................................................ .    |
   |    .................................................. ..        |
 0 +    ................................................ . .         +
   |     .................................. .......... .     .       |
   |      ..............................  .    . .                   |
-2 +       .  ..........................                             +
   |           .. ............. ..                                   |
   |                        .                                        |
   +----------------+----------------------+----------------------+--+
                    0                      5                     10

t_txtPlot

   user  system elapsed 
  0.018   0.003   0.022

5 耗时对比

t_txtPlot < t_tinyPch

 user.self   sys.self    elapsed user.child  sys.child 
      TRUE       TRUE       TRUE      FALSE      FALSE

t_tinyPch < t_.Pch

 user.self   sys.self    elapsed user.child  sys.child 
     FALSE      FALSE      FALSE      FALSE      FALSE

6 额外的一个例子

• 须盒图（Box-and-whisker plot）。

mpg_2List <- split(ggplot2::mpg$displ, ggplot2::mpg$drv)
names(mpg_2List)

[1] "4" "f" "r"

system.time(
  purrr::pmap(
    list(mpg_2List, names(mpg_2List)),
    function(dat, nm) {
      txtboxplot(
        dat,
        xlab = nm
      )
    }
  )
)

                               4                                
       2          3           4          5           6          
 |-----+----------+-----------+----------+-----------+---------|
                 +------------+-------+                         
    -------------|            |       |--------------------     
                 +------------+-------+                         
                               f                                
 1.5         2          2.5         3         3.5         4     
 |+----------+-----------+----------+----------+----------+----|
             +--------+-------------+                           
    ---------|        |             |----------------------     
             +--------+-------------+                           
                               r                                
        4                5               6                7     
 |------+----------------+---------------+----------------+----|
                  +------------+----+                           
    --------------|            |    |----------------------     
                  +------------+----+

   user  system elapsed 
  0.013   0.001   0.014