科研绘图模板之R语言绘图布局

数据可视化中,分面(Faceting)是一种将数据分割成多个子图以便更好理解和比较的技术。分面允许在不同的子图中显示数据的不同子集,从而更全面地展示整体趋势和关系。在R语言中,有多种方式可以实现分面,其中最常用的是使用ggplot2包的facet_wrap()和facet_grid()函数。

facet_grid双变量分面

mtcars_tbl <- rownames_to_column(mtcars, var = 'car') %>%
  mutate(cyl = factor(cyl),
         am = if_else(am == 1, 'A', 'M'),
         vs = if_else(vs == 1, 'V', 'L'))

ggplot(mtcars_tbl, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point(shape = 21, 
             alpha = 0.3, 
             aes(size = disp, fill = factor(cyl))) +
  scale_fill_npg() +
  scale_size(range = c(1, 20)) +
  facet_grid(factor(vs)~factor(am), 
             scales = 'free') + 
  theme_bw()

这段代码使用了R语言中的ggplot2包,用于创建一个散点图,对数据进行可视化呈现。以下是对代码的详细介绍:

  1. 数据预处理:

    • rownames_to_column(mtcars, var = 'car'):将原始数据集中的行名(行索引)转为一列名为'car'的变量。
    • mutate():通过mutate函数进行变量的修改和添加。
    • cyl = factor(cyl):将cyl列的数据转换为因子变量。
    • am = if_else(am == 1, 'A', 'M'):将am列的数据进行条件判断,如果为1,则赋值为'A',否则为'M'。
    • vs = if_else(vs == 1, 'V', 'L'):将vs列的数据进行条件判断,如果为1,则赋值为'V',否则为'L'。
  2. 绘制散点图:

    • ggplot(mtcars_tbl, aes(x = wt, y = mpg)):创建一个ggplot对象,设置数据为mtcars_tbl,横轴变量为wt,纵轴变量为mpg
    • geom_point():添加散点图层。
    • shape = 21:设置散点的形状为圆点,同时具有边框。
    • alpha = 0.3:设置点的透明度为0.3,使得图中的点有一定的透明效果。
    • aes(size = disp, fill = factor(cyl)):根据disp列设置点的大小,根据cyl列设置点的填充颜色。
  3. 设置颜色和大小的比例尺:

    • scale_fill_npg():应用颜色比例尺,用于对fill(填充颜色)进行设置。
    • scale_size(range = c(1, 20)):应用大小比例尺,将disp列的数值映射到点的大小,范围在1到20之间。
  4. 设置分面:

    • facet_grid(factor(vs)~factor(am), scales = 'free'):根据vsam两个因子变量进行分面,其中scales = 'free'表示每个分面的坐标轴可以自由变化。
  5. 设置主题:

    • theme_bw():设置图形的主题为白底黑边。

facet_wrap单变量分面

small_diamonds <- sample_n(diamonds, size = 500)
ggplot(data = small_diamonds, aes(x = carat, y = price)) +
  geom_point(shape = 21, size = 2, 
             color = 'black', aes(fill = cut)) +
  scale_fill_npg() +
  facet_wrap(~color, ncol = 3) +
  theme_bw() +
  theme(legend.position = c(0.65, 0.15), 
        legend.direction = 'horizontal')

这段代码使用了R语言中的ggplot2包,用于创建一个散点图,对小样本的钻石数据进行可视化呈现。以下是对代码的详细解释:

  1. 创建小样本数据:

    • sample_n(diamonds, size = 500):从diamonds数据集中随机抽取500个样本,形成一个小样本数据集small_diamonds
  2. 绘制散点图:

    • ggplot(data = small_diamonds, aes(x = carat, y = price)):创建一个ggplot对象,设置数据为small_diamonds,横轴变量为carat,纵轴变量为price
    • geom_point():添加散点图层。
    • shape = 21:设置散点的形状为圆点,并具有边框。
    • size = 2:设置点的大小为2。
    • color = 'black':设置点的边框颜色为黑色。
    • aes(fill = cut):根据cut列的不同水平,给点设置不同的填充颜色。
  3. 设置颜色比例尺:

    • scale_fill_npg():应用颜色比例尺,用于对cut列的不同水平进行颜色映射。
  4. 设置分面:

    • facet_wrap(~color, ncol = 3):根据color列进行分面,每行显示3个分面。
  5. 设置主题:

    • theme_bw():设置图形的主题为白底黑边。
    • theme(legend.position = c(0.65, 0.15), legend.direction = 'horizontal'):设置图例(legend)的位置为相对于整个图形的0.65(横坐标)和0.15(纵坐标),并设置图例的方向为水平方向。

facet_matrix不同变量分面

library(ggforce)
ggplot(mtcars_tbl, aes(x = .panel_x, y = .panel_y)) +
  geom_point(shape = 21, 
             aes(fill = factor(cyl))) +
  scale_fill_npg() +
  facet_matrix(vars(mpg, disp, wt, qsec)) +
  theme_bw()

这段代码使用了R语言中的ggplot2包以及ggforce扩展包,用于创建一个矩阵散点图,对mtcars_tbl数据集进行可视化呈现。以下是对代码的详细介绍:

  1. 绘制矩阵散点图:

    • ggplot(mtcars_tbl, aes(x = .panel_x, y = .panel_y)):创建一个ggplot对象,设置数据为mtcars_tbl,横轴变量为.panel_x,纵轴变量为.panel_y。这里使用了.panel_x.panel_y,这是facet_matrix函数生成的特殊坐标。
    • geom_point():添加散点图层。
    • shape = 21:设置散点的形状为圆点,并具有边框。
    • aes(fill = factor(cyl)):根据cyl列的不同水平,给点设置不同的填充颜色。
  2. 设置颜色比例尺:

    • scale_fill_npg():应用颜色比例尺,用于对cyl列的不同水平进行颜色映射。
  3. 设置分面矩阵:

    • facet_matrix(vars(mpg, disp, wt, qsec)):使用facet_matrix函数,指定在矩阵中展示的变量,这里是mpgdispwtqsec。这样就会生成一个矩阵,横轴和纵轴上分别是这四个变量,每个小格子中都有一个散点图。
  4. 设置主题:

    • theme_bw():设置图形的主题为白底黑边。
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