Rでサンキ―・ダイアグラム的なものを書く

エネルギーの流れを理解するためには，サンキー・ダイアグラム（Sankey diagram）という図表を用いると良い。サンキー・ダイアグラムというのはフロー図の一種で，工程間のエネルギー・物資・資金等の流量を表現するのに用いられる。

小生が関わっている分野で言うと，環境工学やエネルギー関連の研究で良く用いられる。

サンキー・ダイアグラムはわかりやすい図表だが，作るのは大変である。

何か良い手はないかと思ったら，Rにちょうどいいパッケージがあった。

"riverplot"

というパッケージがそれである。実は"sankey"というそのものズバリのパッケージもあるのだが，riverplotの方が，説明がわかりやすく，出力される図もきれいだったので，こちらを使ってみる。

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準備

まず，何としてもパッケージriverplotを入手する。

CRANにあるはずなので，探してみること。

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riverplotの練習 (1)

A, B, Cという3つのノードがあり，AからCに5，BからCに10が流れるとする。

これをriverplotでフロー図（サンキー・ダイアグラム）にしてみよう。

まず，なにも考えずに，以下のコマンドを打ち込んでいく。

library(riverplot) nodes <- data.frame( ID = c("A", "B", "C"), x= c( 1, 1, 2 ), col= c( "yellow", NA, NA ), labels= c( "Node A", "Node B", "Node C" ), stringsAsFactors= FALSE ) edges <- data.frame( N1 = c("A", "B"), N2 = c("C", "C"), Value = c(5, 10)) r <- makeRiver( nodes, edges ) plot( r )

最後に"Enter"キーを押して，次のような図が出てきたらOK。

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nodesの説明

さて，コマンドの解説を始める。

どんなフロー図を書くのか，という定義はmakeRiver()という関数を用いて行う。

makeRiver()には最低限，nodesとedgesという2つの変数が必要である。

nodesというのはノード，つまり結束点を定義したデータフレームである。

今回はA, B, Cという3つのノードがある。それぞれのID（識別コード），横軸(x)座標，色(col)，名前(labels)を次のように決めよう：

• ノードA：IDを"A"，横軸(x)座標を1とする。色(col)を黄色とし，名前(labels)を"Node A"とする。
• ノードB：IDを"B"，横軸(x)座標を1とする。色(col)をデフォルトの灰色とし，名前(labels)を"Node B"とする。
• ノードC：IDを"C"，横軸(x)座標を2とする。色(col)をデフォルトの灰色とし，名前(labels)を"Node C"とする。

ノードごとにIDやx座標を定義するのではなく，ID，x座標といった属性ごとに定義を行うことにする。

すると，

ID = c("A", "B", "C")
x= c( 1, 1, 2 )
col= c( "yellow", NA, NA )
labels= c( "Node A", "Node B", "Node C" )

となる。色(col)に関しては，NAと書いておけば，デフォルトの灰色が指定される。

これら4つの属性をnodesに収納するため，data.frame関数を使用する：

nodes <- data.frame( ID = c("A", "B", "C"),
x= c( 1, 1, 2 ),
col= c( "yellow", NA, NA ),
labels= c( "Node A", "Node B", "Node C" ),
stringsAsFactors= FALSE )

最後に

stringsAsFactors= FALSE

というのがあるが，今回はこれを「まじない」とでも言っておく。

これで，ノードに関する定義が終わった。

edgesの説明

つぎに，edgesという変数の説明。

edgesというのはノード間の流れを定義したデータフレームである。

今回の例では，AからCに5，BからCに10の何か（水かもしれないし，金かもしれない）が流れるという設定である。

edgesというデータフレームでは，流れの出発点をN1と呼び，流れの終着点をN2と呼ぶ。N1からN2への流量をValueと呼ぶ。

すると，

• AからCに流量5の流れがあることを：N1 = "A", N2 = "C", Value = 5
• BからCに流量10の流れがあることを：N1 = "B", N2 = "C", Value = 10

と表すことになる。

流れごとにN1, N2, Valueを定義するのではなく，N1, N2, Valueといった属性ごとに定義を行うことにする。

すると，

N1 = c("A", "B")
N2 = c("C", "C")
Value = c(5, 10)

となる。これら3つの属性をedgesに収納するため，data.frame関数を使用する：

edges <- data.frame( N1 = c("A", "B"),
N2 = c("C", "C"),
Value = c(5, 10))

これで，ノード間の流れを定義できた。

nodesとedgesの定義が終わったので，makeRiver()関数を使って，全体の流れの情報をrという変数に代入する：

r <- makeRiver( nodes, edges )

これで，あとは

plot( r )

と打ち込めば，フロー図が出力される。