如何在R中使用ggplot2/fGarch绘制偏态与正态数据并合并三张图

可行性说明 #

完全可以通过ggplot2或fGarch实现需求，其中ggplot2搭配patchwork拼接子图的方案灵活度更高，支持自定义样式、布局比例；fGarch结合R基础绘图系统的布局设置适合快速出图场景。

方案1：ggplot2实现（推荐） #

操作步骤如下：

• 第一步：加载依赖包，需要用到ggplot2（绘图）、patchwork（子图拼接）、fGarch（生成GARCH类模拟数据，如果你有自己的模拟数据可以跳过该包）
• 第二步：生成模拟数据，这里以常用的GARCH(1,1)时序数据为例

# 加载包
library(ggplot2)
library(patchwork)
library(fGarch)

# 生成GARCH(1,1)模拟数据
garch_spec <- garchSpec(model = list(omega = 0.01, alpha = 0.12, beta = 0.82), cond.dist = "std")
sim_seq <- garchSim(garch_spec, n = 1200)
sim_df <- data.frame(
  t = 1:1200,
  yield = as.numeric(sim_seq),
  vol = as.numeric(volatility(sim_seq))
)

• 第三步：分别绘制三张目标子图，这里以收益率时序图、波动率时序图、收益率平方ACF图为例

# 子图1：收益率时序图
p1 <- ggplot(sim_df, aes(x = t, y = yield)) +
  geom_line(linewidth = 0.3, color = "#2c3e50") +
  labs(title = "收益率序列", x = "时间", y = "收益率") +
  theme_bw()

# 子图2：条件波动率时序图
p2 <- ggplot(sim_df, aes(x = t, y = vol)) +
  geom_line(linewidth = 0.3, color = "#e74c3c") +
  labs(title = "条件波动率序列", x = "时间", y = "波动率") +
  theme_bw()

# 子图3：收益率平方自相关图
acf_res <- acf(sim_df$yield^2, plot = F, lag.max = 20)
acf_df <- data.frame(lag = acf_res$lag, acf_val = acf_res$acf)
conf_line <- 1.96/sqrt(nrow(sim_df))
p3 <- ggplot(acf_df, aes(x = lag, y = acf_val)) +
  geom_hline(yintercept = 0, color = "black") +
  geom_hline(yintercept = c(-conf_line, conf_line), linetype = "dashed", color = "gray60") +
  geom_segment(aes(xend = lag, yend = 0), color = "#3498db", linewidth = 0.8) +
  labs(title = "收益率平方ACF图", x = "滞后阶数", y = "ACF值") +
  theme_bw()

• 第四步：拼接子图到同一画布，可自由调整排布方式

# 3行1列垂直排布
p_combined <- p1 / p2 / p3
# 若需要调整高度比例，可加plot_layout参数，比如三张图高度比为2:2:1
# p_combined <- p1 / p2 / p3 + plot_layout(heights = c(2,2,1))

# 输出合并图
print(p_combined)

方案2：fGarch结合基础绘图系统实现 #

不需要自定义样式的场景可以直接用fGarch自带的绘图函数，配合基础绘图系统的布局参数实现合并：

library(fGarch)
# 沿用上方生成的sim_seq模拟数据
# 设置画布为3行1列布局
par(mfrow = c(3,1), mar = c(3,4,2,1))
# 依次绘制三张目标图，which参数对应fGarch绘图的输出类型，可按需调整
plot(sim_seq, which = 1) # 收益率时序图
plot(sim_seq, which = 2) # 标准化残差时序图
plot(sim_seq, which = 6) # 收益率ACF图
# 绘图完成后恢复默认布局
par(mfrow = c(1,1))

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user330