ヘッダ

ヘッダは文章のスタイルを決めるもので，RStudioでr-markdownのファイルを開くとデフォルの設定になっているが，必要に応じて設定を追加して，

title: "1.　環境とフォント"
author: "松葉"
date: "更新:`r Sys.Date()``"　 #`r コード`はｒのインライン実行
output:
 html_document: # htmlで文章を作成
 css: "mystyle.css" # 独自の書式をcssで設定する場合
 fontsize: 11pt # htmlでは効かない
 toc: yes # 目次の有無
header-includes: # texのプリアンプル
 \usepackage{graphicx,amsmath}

のようにする．outputがhtmlの場合はfontsizeが効かないように，ヘッダーだけでは文章のスタイルをすべて設定することはできない．体裁を変更するには，
　　markdown(ヘッダ)
　　css：htmlのタグで囲んだ範囲の文字の色，大きさ，背景の色や配置などを指定
　　html：微調整
を利用するが，設定の優先順位など相互にどのような関係にあるのか不明（あまり実践がないので）．
ここでは，cssファイル（上記の例ではmystyle.cssとしたテキストファイル）をRmdファイルと同じフォルダに用意しておき，

body{           # 文章のスタイル
  font-family: 'MS PMincho';         # 明朝体
  font-size: 11pt;                   # 文字の大きさ
}
h1.title {      # h1のtitleのスタイル
  text-align: center;
  font-size: 38px;
  color: DarkRed;
  border: None;
  background: None;
}
h1 {            # h1のスタイル
  text-align: left;
  font-size: 16pt;
  font-weight: bold;
    padding: 0.3em 0.3em;             #文字の上下左右の余白
    color: #494949;                   #文字色
    background: #f4f4f4;              #文字色背景色
    border-left: solid 5px #7db4e6;   #左端の線
    border-bottom: solid 3px #d7d7d7; #下線
}

のように記述する．通常のテキストの書体はデフォルト(markdownではテキストの色は変更できない)で決まっているが，いくつかの方法で独自に指定できる．

• cssのbodyなどで，文字の書体，大きさを指定
• 微調整は部分的であればhtmlで指定 <p style="font-family: 'Times New Roman','MS PMincho'; font-size:12pt; font-style:italic; color: red"> これは個人的なNote </p>
  

  これは個人的なNote

チャンクのグローバル設定

チャンクは一つの計算単位であるが，それぞれにオプションが設定できる．すべてのチャンクにオプションを設定するには，ヘッダに続いて，

　```{r setup,include=FALSE}  # include=FALSEで文書に載せない
  library(tidyverse)          # モデル化，視覚化等(ggplot2も含む)
  knitr::opts_chunk$set(
   echo=TRUE,                 # チャンク表示の有無
   eval=TRUE,                 # チャンク実行の有無
   warning=FALSE,             # 警告表示の有無
   message=FALSE,             # メッセージ表示の有無
   fig.height = 4/1.63,       # 図の高さ
   fig.width = 4,             # 図の幅
   fig.align = "center",      # 図の位置
   class.source="bg-success", # チャンクの背景色
   class.output="bg-warning"  # 計算結果の背景色
   )
  knitr::knit_hooks$set(small_mar=function(before,options,envir) {
   if (before) {
     par(mar=c(4,4,0.1,0.1))  # 上右側マージンを小さく設定
     par(bg="white")          # 背景色
   }
  },
  webgl = hook_webgl)
　```

とする．rのパッケージは予めインストールしておく（あるいインストールを促される）．knitr::opts_chunk$setは，チャンクと計算結果の表示に関する一括設定．knitr::knit_hooks$setも同じようであるが，チャンク実行前後の出力の調整などを行う関数の設定．

数式

グラフ

aging<-ts(c(7.1,7.9,9.1,10.3,12.1,14.6,17.4,20.2,23.0,26.8,29.1,30.3,31.6,33.4,36.1),start=c(1970),frequency=1/5)
str(aging)

##  Time-Series [1:15] from 1970 to 2040: 7.1 7.9 9.1 10.3 12.1 14.6 17.4 20.2 23 26.8 ...

windowsFonts(myFont="MS Mincho")
#ts.plot関数
ts.plot(aging,xlim=c(1970,2040),ylim=c(0,40),gpars=list(pch=19,lty=1,type="o",family="myFont",cex.lab=0.5,xlab="西暦",ylab="高齢化率"))

#ggplot2を用いたautoplot関数
autoplot(aging,geom="point",xlab="西暦",ylab="高齢化率")+
 scale_x_continuous(breaks = seq(1970,2040,20))

work<-read.csv("プロ野球勝敗表2009-2015.csv", fileEncoding = "CP932")
baseball<-data.frame(
 得点=work[,4],
 失点=work[,5],
 勝率=work[,6]
 )
plot3d(baseball,type="s",radius=7,col=ifelse(baseball[,3]>0.5,'red','black'),
 xlim=c(350,800),ylim=c(350,800),zlim=c(0.3,0.7),cex.lab=0.3)

koch=function(m,x=0,y=0,t=0,L=1) {
 if(m==0) {
 lines(c(x, x+L*cos(t)), c(y, y+L*sin(t)))
 } else {
 koch(m-1,x,y,t,L/3)
 koch(m-1,x+(L/3)*cos(t),y+(L/3)*sin(t),t+pi/3,L/3)
 koch(m-1,x+(L/3)*(cos(t)+cos(t+pi/3)),y+(L/3)*(sin(t)+sin(t+pi/3)),t-pi/3,L/3)
 koch(m-1,x+(2*L/3)*cos(t),y+(2*L/3)*sin(t),t,L/3)
 }
}
split.screen(c(2,3));

## [1] 1 2 3 4 5 6

screen(1);koch(0);title("m=0")
screen(2);koch(1);title("m=1")
screen(3);koch(2);title("m=2")
screen(4);koch(3);title("m=3")
screen(5);koch(4);title("m=4")

 `{r,engine='tikz'}
   \begin{tikzpicture}
        tikzのコード
   \end{tikzpicture}
 `

\begin{tikzpicture}[every node/.style={thick, minimum size=1cm}]
 \filldraw[color=red!60, fill=red!5, very thick](0,0) circle (2);
 \filldraw[color=blue!60, fill=blue!5, very thick](2,0) circle (2);
 \node[rectangle,fill=red!20,draw] at (0,0) (A) {$A$};
 \node[rectangle,fill=blue!20,draw] at (1,0.75) (B) {$B$};
 \node[rectangle,fill=green!20,draw] at (2,0) (D) {$D$};
 \node[rectangle,draw] at (1,-0.75) (C) {$C$};
\end{tikzpicture}

Windowsフォントを利用

　　rで計算結果のグラフを作成しそれをwordやtexに貼り付けるのが一般的な使い方であろう．通常，rで文書まで作成することは前提にしないが，r-markdownではそうである．従って，日本語フォントはwordやtexのようには使い勝手はよくなく，十分整備されていないが，計算結果を資料とする場合，グラフの凡例などに日本語フォントを使いたいものである． 標準で出力画面用のフォントとして，

str(windowsFonts())

## List of 4
##  $ serif : chr "TT Times New Roman"
##  $ sans  : chr "TT Arial"
##  $ mono  : chr "TT Courier New"
##  $ myFont: chr "MS Mincho"

が定義されている．serifという名前で，英語フォントのTimes New Romanが登録されている．TTはTrueTypeの略で，boldとかitalicなどの指定はない．英文ならこれで十分かもしれない．例えば，serifつまりTimes New Romanフォントでは，

par(mar=c(0,0,0,0))
plot.new()
text(0.2,0.8,"matsuba 0123",family="serif",cex=2,pos=1)
windowsFonts(myFont="HGS行書体")
text(0.6,0.8,"松葉 0123",family="myFont",cex=2,pos=1)

のようになる．familyにはフォントserifを設定する．cexは文字の大きさの倍率．なお，最初にtextだけ入力しても何も表示されない．plotは一般的なグラフを描くための関数であるが，ここでは，何も描かない白い画面（大きさは横縦ともに1）だけを表示する．その後でtextで文字をその上に書く．同じ位置にtextで別の文字を描くと，重ね書きする．plot以外の方法もあるので，それについては以下で説明する．
　　日本文の場合は英文用のフォントだけでは不十分である．必要に応じて，使用したい日本語フォントをwindowsFonts()を使って新たなフォントファミリーを適当な名前で登録し，その後で作図関数やグラフィックスパラメータのfamilyで引用する．上の例では，HGS行書体はWindowsのFontsディレクトリに登録されている．最初にmyFont（なんでもOK）という名前でHGS行書体を登録しておいて，textではfamily=“myFont”で指定する．なお，ここでは，先の例より簡単な方法であるplot.new()を用いた．その他のwindowsのフォントをいろいろ試してみたが，すべてが正しく表示されないようである．
　　最後にもう一例

windowsFonts(myFont="Georgia Italic")
par(mar=c(0,0,0,0))
plot.new()
text(0.5,0.8,"0123 abcdefg",family="myFont",cex=2,pos=1)

物理の教科書などで重力の記号としてgが用いられるが，gのイタリック体は教科書のようなgにならなく困ることがある．いくつかあるが，ここではGeorgia Italicを使った．
　　通常，報告書や論文で使うフォンは，MS明朝体，MSゴシック体の日本語フォントと，Times New Roman，数式でよく用いるsymbolが多いであろう．そこで，

windowsFonts(JP1="MS Mincho",JP2="MS Gothic",
 JP3="Times New Roman",JP4="symbol")

と定義する．文字を書くための関数

jtext<-function(x,xp) {
 text(xp,0.6,x,cex=1.25,font=1,pos=3) #標準
 text(xp,0.4,x,cex=1.25,font=2,pos=3) #太字
 text(xp,0.2,x,cex=1.25,font=3,pos=3) #斜体
 text(xp,0.0,x,cex=1.25,font=4,pos=3) #太字斜体
}

と定義しておく．fontの意味は，font=1は標準体，font=3は斜体などである．

jfont <- function(x) {
 plot.new()
 lines(c(0,1),c(1,1),col="black",lwd=2)
 lines(c(0,1),c(0.8,0.8),col="black",lwd=1)
 lines(c(0,1),c(0.0,0.0),col="black",lwd=2)
 par(family="JP1")
 text(0.1,0.8,"明朝",cex=1.5,font=1,pos=3)
 jtext(x,0.1)
 par(family="JP2")
 text(0.35,0.8,"ゴシック",cex=1.5,font=1,pos=3)
 jtext(x,0.35)
 par(family="JP3")
 text(0.6,0.8,"Times",cex=1.5,font=1,pos=3)
 jtext(x,0.6)
 par(family="JP4")
 text(0.85,0.8,"Symbol",family="JP3",cex=1.5,font=1,pos=3)
 jtext(x,0.85)
}
par(mar=c(0,0,0,0))
jfont("松葉0123abcd")

　　次に数式の場合を考えよう．数式を書く場合，\(\frac{1}{\sqrt{2πσ^2}}e^{-(x-μ)^2/(2σ^2)}\)（これはtexで表示）のように表したいものである．Rと比べよう．

par(mar=c(0,0,0,0))
plot.new()
text(0.1,0.5,expression(paste(frac(1,sqrt(2*symbol(p)*symbol(s)^2)),e^{-frac((x-symbol(m))^2,2*symbol(s)^2)})))
text(0.4,0.5,expression(paste(frac(1,sqrt(2*pi*sigma^2))," ", italic(e)^{-frac((italic(x)-mu)^2,2*sigma^2)})),family="JP3")

①フォントfamilyを指定しなければ，Timesにならない（左の数式）．
②シンボル文字は例えば，symbol(p)でもsigmaとしても同じ．
③個別文字の斜体はitalic(x)で指定する．italic(sigma)としもσの斜体にはならない．
④文字間のスペースは0なので，見栄えよい数式にするためにはスペースを具体的に" "のように指定しなければならない．
　　もう一例示しておく．

windowsFonts(JP3="Times New Roman")
par(mar=c(0,0,0,0))
plot.new()
text(0.5,0.5,expression(paste(frac(1,italic(n))," ",sum(italic(x)[italic(i)],italic(i)==1,italic(n)))),family="JP3")

tex流のフォントを利用する

　　数式の記法としてはtexに慣れている方は多いと思う．その記法を上記plotmathの記法に変換してくれるteX()という関数がパッケージlatex2expにより提供されている．これはあくまでplotmathの枠内で数式を書くものであり，新しい機能を追加するものではないが，plotmathの独自記法を覚える必要がないという点で便利である．

install.packages("latex2exp")
library(latex2exp)

詳細はGitHubのstefano-meschiari/latex2expに解説がある． これを使えば，このページの最初の例は次のように書くことができる。\（バックスラッシュ）は2重に書く必要がある．

library(latex2exp) #パッケージの読み込み
par(mar=c(1,1,1,1))
plot.new()
text(0.5,0.5,TeX("$\\frac{1}{\\sqrt{2\\pi\\sigma^2}}\\exp^{-\\frac{(\\mathit{x}-\\mu)^2}{2\\sigma^2}}$"),family="JP3")

ただし，ここでも文字は自動的にはイタリック体にならないので，明示的に\mathit{x}のように書く必要がある．

showtextでフォントを使う

　　Googleが定義したGoogle Fontsも利用できる．まず，install.packages(“showtext”)しておこう．ただし，フォントを保存して使う場合でなければ，ネット接続が必要．
　　例えば，GoogleのGreat Vibes書体などを用いると，

library(showtext)
font_add_google("Great Vibes")
font_add_google("Kosugi Maru")
par(mar=c(0,0,0,0))
plot.new()
showtext_auto()
text(0.4,0.3,"matsuba 0123",family="Great Vibes",cex=3)
text(0.4,0.7,"松葉 あいうえお matsuba 0123",family="Kosugi Maru",cex=2)

ここで，チャンクのオプシンfig.showtext=TRUEは必須．日本語に関して言えば，Google Fontsにある“Noto Sans JP”, “Noto Serif JP”, “M PLUS 1p”, “M PLUS Rounded 1c”, “Kosugi”などは利用できるが，その他はなぜかエラーとなって利用できないものが多い．