Stata绘图：绘制华夫饼图-waffle

发布时间：2022-05-23 阅读 1843

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作者：谢佳松 (中山大学)
邮箱：xiejs3@mail2.sysu.edu.cn

1. 简介

华夫饼图 (Waffle Chart)，或称为直角饼图，常用于直观展示百分比数据，因其类似华夫饼而得名。与传统的饼图相比较，华夫饼图表达的百分比更清晰和准确。它共有 100 个方格，每一个方格代表 1%，并通过不同的颜色展示数据特征。本文主要介绍如何使用 waffle 命令绘制华夫饼图。需要注意的是，waffle 命令只能在 Stata 17 中运行。

2. waffle 命令

waffle 命令安装：

ssc install waffle, replace

waffle 命令语法：

waffle varlist [if] [in] [, options]

其中，varlist 为可视化的核心变量。需要注意的是，该变量应为一个比例变量，取值范围为 0-1。options 如下：

wide：将输出的方形更改为宽矩形。默认情况下，华夫饼图排列格式为 10 $\times$ 10，加入 `wide` 后，排列格式变为为 5 $\times$ 20；
by(varlist)：通过额外的分类变量生成多个华夫饼图；
colors(colorlist)：指定由空格分隔的每个类别的颜色；
emptycolors(colorlist)：指定空方格的颜色，默认为 (gs14)；
outlinecolors(colorlist)：指定方格轮廓的颜色，默认值为 (无)；
emptyoutlinecolors(colorlist)：指定空方格轮廓的颜色，默认值为 (无);
markersize(numlist)：改变华夫饼图中方格的大小；
scheme(schemename)：设置不同的主题；
title(tinfo)：添加标题；
note(tinfo)：添加注释；
name(tinfo)：命名图表以供之后引用；
legend([contents] [location])：设置相关图例；
coolsgraph：绘制一个 S 图形 (彩蛋)。

3. 实例演示

3.1 数据处理

在本节中，我们将使用系统自带数据 pop2000.dta，来展示 waffle 命令的具体使用方法。该数据是一份 2000 年的普查数据，详细记录了不同年龄段人群的统计特征，包括总人口数、不同族裔人口数量等，十分适合进行华夫饼图的展示。由于本文主要展示 2000 年美国人口普查数据中黑种人族裔的结构比例，我们先简单观察一下黑种人族裔人口数量 black 在数据中的结构：

. sysuse pop2000.dta, clear
. list agegrp black

     +----------------------+
     |   agegrp       black |
     |----------------------|
  1. |  Under 5   2,804,786 |
  2. |   5 to 9   3,205,512 |
  3. | 10 to 14   3,121,530 |
  4. | 15 to 19   2,929,553 |
  5. | 20 to 24   2,628,752 |
     |----------------------|
  6. | 25 to 29   2,548,968 |
  7. | 30 to 34   2,618,602 |
  8. | 35 to 39   2,826,361 |
  9. | 40 to 44   2,700,418 |
 10. | 45 to 49   2,275,191 |
     |----------------------|
 11. | 50 to 54   1,805,457 |
 12. | 55 to 59   1,306,641 |
 13. | 60 to 64   1,063,469 |
 14. | 65 to 69     881,786 |
 15. | 70 to 74     731,386 |
     |----------------------|
 16. | 75 to 79     550,024 |
 17. | 80 to 84     346,465 |
     +----------------------+

其中，agegrp 为分组变量。由于该数据年龄每五岁就分为一段，为了使得展示更加简洁，将年龄段重新划分为 0~30 岁、30~64 岁和 65 岁及以上三个组别：

. gen small_age_cat = 0
. replace small_age_cat = 1 if inrange(agegrp,1,6)
. replace small_age_cat = 2 if inrange(agegrp,7,13)
. replace small_age_cat = 3 if inrange(agegrp,14,17)
. label define age_cat 1 "Under 30" 2 "30-64" 3 "65 & up"
. lab val small_age_cat age_cat

接下来以黑种人 black、白种人 white 和亚裔 asian 为例进行展示。数据处理过程如下：

. * 生成三种族裔的总人口数以及总人口数
. foreach x of varlist black white asian total{
  2.     egen tot_`x' = sum(`x')
  3. }

. * 分别生成三种族裔人口占总人口数的比例：
. gen pct_tot_black = tot_black / tot_total
. gen pct_tot_white = tot_white / tot_total
. gen pct_tot_asian = tot_asian / tot_total

. * 按照0~30岁、30~64岁以及65岁及以上三个组别的新分组生成总人口数
. egen small_age_tot_total = sum(total), by(small_age_cat)

. * 分别生成三种族裔人口在不同年龄段的人数占比
. foreach x in white black asian{
  2.     gen pct_`x'_age = `x' / total
  3.     egen small_age_tot_`x' = sum(`x'), by(small_age_cat)
  4.     gen pct_`x'_small_age = small_age_tot_`x' / small_age_tot_total
  5.     drop small_age_tot_`x'
  6. }       

. * 只保留分类变量和百分比变量：
. drop total-femisland tot_black-tot_total small_age_tot_total

3.2 华夫饼图

简单的数据处理完成后，就可以进行华夫饼图的绘制了。首先，不考虑任何 option，直接绘制 2000 年人口普查中黑种人占比的华夫饼图：

. waffle pct_tot_black

由数据可知，在 2000 年人口普查中，黑种人占比为 12.39%，因此所对应的华夫饼图中有色格子即为 12 个。如果觉得该图中方格过大，可以通过 markersize(numlist) 进行调整：

. waffle pct_tot_black, markersize(2)

在默认情况下，华夫饼图中方格的排列为 10 $\times$ 10，可以通过 `wide` 将其排列变化为 5 $\times$ 20：

. waffle pct_tot_black, wide

当然，可以通过增加各种常用的 Stata 绘图命令使得图形丰富和美观：

. * 添加标题、注释，更改正方形的颜色、轮廓和大小
. waffle pct_tot_black, title("Share of Black U.S. population in 2000 Census", ///
>     margin(medlarge)) note("Data from the U.S. 2000 Census") markersize(6)   ///
>     colors(teal) emptycolors(white) outlinecolors(gs5) emptyoutlinecolors(gs5)

waffle 命令还可以进行不同年龄组别的比较，通过 by() 实现：

. waffle pct_black_age, by(agegrp) scheme(s1mono)

该图能够给予我们的信息量非常大。可以看出，随着年龄段的增加，美国黑种人口数量占比逐渐下降。相应的百分比具体值也可以直接通过深色方格数量所体现。进一步，按照新的分组方式，绘制黑种人占比的华夫饼图：

. * rows(1) option 为：使得一行输出所有图片，防止多行
. waffle pct_black_small_age, by(small_age_cat, rows(1)) scheme(s1mono)

同样，该结果可以以宽模式 (5 $\times$ 20) 进行展示：

. waffle pct_black_small_age, by(small_age_cat, rows(3))               ///
>     title("Share of Black U.S. population in 2000 Census by Age",    ///
>     margin(medlarge)) note("Data from the U.S. 2000 Census")         ///
>     markersize(3) colors(teal) emptycolors(white) outlinecolors(gs5) ///
>     emptyoutlinecolors(gs5) wide scheme(s1mono)

4. 总结

本推文较为详细地介绍了一个用于华夫饼图绘制的命令 waffle。该命令的使用需要注意以下几点：

需要在 Stata 17 版本运行；
数据结构要符合华夫饼图的绘制原则。即需要一个百分比的数据 (注意：取值范围需要从 0-1，而非 0-100)，以及一个分组变量；
waffle 对于分组变量格式不敏感，即字符型和数值型都可以。在数值型分组变量的情况下，最好给取值赋予label，这样输出的图形才会显示相应的分组名称；
如果有另一个维度的分组变量，通过加入 by()，waffle 绘制出的华夫饼图能够给予我们更多的信息。

5. 相关推文

Note：产生如下推文列表的 Stata 命令为：
lianxh 绘图, m
安装最新版 lianxh 命令：
ssc install lianxh, replace

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Stata绘图：绘制华夫饼图-waffle

1. 简介

2. waffle 命令

3. 实例演示

3.1 数据处理

3.2 华夫饼图

4. 总结

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