Chapter 42 Beautiful visualization with ggplot2

Yuanghang Chen and Jiayin Lin

library(ggplot2)
library(extrafont)
library(grid)
library(gridExtra)
library(ggthemes)
library(reshape2)

如何在R中制作精美绘图：ggplot2速查表

Original Post Link: http://zevross.com/blog/2014/08/04/beautiful-plotting-in-r-a-ggplot2-cheatsheet-3/#quicksetup-the-dataset

即使是最有经验的R用户者在构建精美图形时也需要帮助。ggplot2库是用于在R中创建图形的了不起的工具，即使是近乎每天使用，我们也仍需要参考备忘录。到目前为止，我们已将这些关键东西保存在本地PDF中。但是为了我们自己（也希望是您自己）的利益，我们决定发布最有用的一些代码。

*最后更新于2016年1月20日（ggplot2 2.0将标题文本的vjust替换为margin）

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我们从快速设置和默认图形开始，接下来再具体介绍一系列调整措施。

目录

快速设置：数据集

我们使用的数据来源于国家发病率及死亡率空气污染研究（NMMAPS）。 为了使图形易于管理，我们将数据限制于1997-2000年的芝加哥数据。 有关此数据集的更多详细信息，请参阅Roger Peng的著作R在环境流行病学中的统计方法

您也可以在此处下载本文中使用的数据。 点击下载附件 chicago-nmmaps.csv

# nmmaps<-read.csv("chicago-nmmaps.csv", as.is=T)
nmmaps <- readr::read_csv("http://zevross.com/blog/wp-content/uploads/2014/08/chicago-nmmaps.csv")
nmmaps$date<-as.Date(nmmaps$date)
nmmaps<-nmmaps[nmmaps$date>as.Date("1996-12-31"),]
nmmaps$year<-substring(nmmaps$date,1,4)
head(nmmaps)
## # A tibble: 6 x 10
##   city  date       death  temp dewpoint  pm10    o3  time season year 
##   <chr> <date>     <dbl> <dbl>    <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <chr>  <chr>
## 1 chic  1997-01-01   137  36      37.5  13.1   5.66  3654 winter 1997 
## 2 chic  1997-01-02   123  45      47.2  41.9   5.53  3655 winter 1997 
## 3 chic  1997-01-03   127  40      38    27.0   6.29  3656 winter 1997 
## 4 chic  1997-01-04   146  51.5    45.5  25.1   7.54  3657 winter 1997 
## 5 chic  1997-01-05   102  27      11.2  15.3  20.8   3658 winter 1997 
## 6 chic  1997-01-06   127  17       5.75  9.36 14.9   3659 winter 1997

ggplot2中的默认图 

g<-ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")
g

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标题的使用

 

添加标题 (ggtitle()或labs())

 

g<-g+ggtitle('Temperature')
g

或者，您可以使用g+labs(title =‘Temperature’)

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加粗标题并增加基线处间距（face, margin）

在ggplot2 2.0版本之前，我使用vjust参数使标题远离绘图。在2.0版中，此功能不再可行，此链接中的一则博客评论帮助我找到了替代的方法。margin参数使用margin函数，您通过提供顶部，右侧，底部和左侧的页边距（默认单位是points）可实现设置标题与绘图间距离的功能。

g+theme(plot.title = element_text(size=20, face="bold", 
    margin = margin(10, 0, 10, 0)))

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标题中使用非传统字体（family）

请注意，您也可以使用不同的字体。它不像这里看起来那么简单，如果您需要使用其他字体，请查看这篇文章。这在Mac上可能不行（如有问题，请发送信息告知我）。

如果您对此有疑问，可以看一下StackOverflow的讨论。

g+theme(plot.title = element_text(size=30,lineheight=.8, 
  vjust=1,family="Bauhaus 93"))

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更改多行文字间间距（lineheight）

您可以使用lineheight参数更改行间距。 在此示例中，我将行间距进行了压缩（lineheight <1）。

g<-g+ggtitle("This is a longer\ntitle than expected")
g+theme(plot.title = element_text(size=20, face="bold", vjust=1, lineheight=0.6))

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坐标轴的使用

添加x轴和y轴(labs()，xlab())

最简单的是：

g<-g+labs(x="Date", y=expression(paste("Temperature ( ", degree ~ F, " )")), title="Temperature")
g

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去除坐标轴刻度及标签(theme()，axis.ticks.y)

除了为了演示，我通常不会这样做：

g + theme(axis.ticks.y = element_blank(),axis.text.y = element_blank())

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更改坐标轴刻度线文本字体大小及旋转(axis.text.x)

继续，尝试快速的说三遍“ tick text”。

g + theme(axis.text.x=element_text(angle=50, size=20, vjust=0.5))

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将标签远离绘图(并添加颜色)(theme()，axis.title.x)

我发现标签在默认设置下与绘图过于靠近，与有标题类似，我使用的是vjust参数。

g + theme(
      axis.title.x = element_text(color="forestgreen", vjust=-0.35),
      axis.title.y = element_text(color="cadetblue" , vjust=0.35)   
          )

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限制坐标轴范围(ylim，scale_x_continuous()，coord_cartesian()))

同样，此图是出于演示目的：

g + ylim(c(0,60))

另一种方法：g + scale_x_continuous(limits = c(0,35)或g + coord_cartesian(xlim = c(0,35))。 前者删除范围之外的所有数据点，而后者调整可见区域。

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如果您希望坐标轴相同(coord_equal()))

肯定有比这更好的方法。 在示例中，我正构建一副有着随机噪声的温度vs温度的图形（以演示为目的），并且希望两个轴的比例/范围相同。

ggplot(nmmaps, aes(temp, temp+rnorm(nrow(nmmaps), sd=20)))+geom_point()+
  xlim(c(0,150))+ylim(c(0,150))+
  coord_equal()

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使用函数更改标签(label = function(x){})

有时，稍微更改一下标签会很方便，可能仅在标签中添加单位或百分号而不将其添加到数据中。在这种情况下，您可以使用一个函数。 以下即为一个例子：

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+
  geom_point(color="grey")+
  labs(x="Month", y="Temp")+
  scale_y_continuous(label=function(x){return(paste("My value is", x, "degrees"))})

这里的图并不是很好看，但这很实用。

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图例的使用

我们将根据季节对图形进行颜色编码。您可以看到，默认情况下，图例标题是我们在color参数中指定的。

g<-ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=factor(season)))+geom_point()
g

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关闭图例标题(legend.title) 

g+theme(legend.title=element_blank())

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更改图例标题款式(legend.title) 

g+theme(legend.title = element_text(colour="chocolate", size=16, face="bold"))

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更改图例的标题(name))

要更改图例的标题，您可以在scale函数中使用name参数。 如果您不使用“scale”函数，则需要更改数据本身，以使其具有正确的格式。

g+theme(legend.title = element_text(colour="chocolate", size=16, face="bold"))+
  scale_color_discrete(name="This color is\ncalled chocolate!?")

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更改图例中的背景框(legend.key)

我对那些框的感觉比较复杂。如果你想完全摆脱它们，可以使用fill = NA。

g+theme(legend.key=element_rect(fill='pink'))

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更改仅图例中符号的大小(guides()，guide_legend)

图例中的点，尤其在没有框时容易丢失。 要覆盖默认值，请尝试：

g+guides(colour = guide_legend(override.aes = list(size=4)))

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去除图例中的图层(show_guide)

假设您有一个点图层，并在其中添加了标签文本。 默认情况下，点和标签文本都以这样的图例结尾（再次，谁会画这样的图？这只是为了演示）：

g+geom_text(data=nmmaps, aes(date, temp, label=round(temp)), size=4)

您可以使用show_guide = FALSE关闭图例中的图层。 有用！

g+geom_text(data=nmmaps, aes(date, temp, label=round(temp), size=4), show_guide=FALSE)

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手动添加图例项(guides()，override.aes)

ggplot2不会自动添加图例，除非您将美学（颜色，大小等）映射到一个变量上。 不过，有时候我想拥有一个图例，以便清楚地了解您要绘制的内容。 这是默认值：

# here there is no legend automatically
ggplot(nmmaps, aes(x=date, y=o3))+geom_line(color="grey")+geom_point(color="red")

我们可以通过映射到一个“变量”来强制绘制图例。我们使用aes映射线和点并且我们不是映射到数据集中的变量，而是映射到单个字符串（因此，我们可以每种得到仅一种颜色）。

ggplot(nmmaps, aes(x=date, y=o3))+geom_line(aes(color="Important line"))+
  geom_point(aes(color="My points"))

我们接近了，但这不是我想要的。 我想要灰色和红色。 要更改颜色，我们可以使用scale_colour_manual（）。

ggplot(nmmaps, aes(x=date, y=o3))+geom_line(aes(color="Important line"))+
   geom_point(aes(color="Point values"))+
  scale_colour_manual(name='', values=c('Important line'='grey', 'Point values'='red'))

令人着迷的接近！ 但是我们不希望点线都有。 线=灰色，点=红色。 最后一步是覆盖图例中的美学。 guide（）函数允许我们控制图例之类的指南：

ggplot(nmmaps, aes(x=date, y=o3))+geom_line(aes(color="Important line"))+
   geom_point(aes(color="Point values"))+
  scale_colour_manual(name='', values=c('Important line'='grey', 'Point values'='red'), guide='legend') +
  guides(colour = guide_legend(override.aes = list(linetype=c(1,0)
                                                      , shape=c(NA, 16))))

瞧！

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背景颜色的使用

有多种方法可以使用一个函数来更改绘图的整体外观（请参见下文），但是如果您只想简单的更改面板的背景颜色，则可以使用以下方法：

更改面板颜色(panel.background) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")+
  theme(panel.background = element_rect(fill = 'grey75'))

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更改网格线(panel.grid.major) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")+
  theme(panel.background = element_rect(fill = 'grey75'),
  panel.grid.major = element_line(colour = "orange", size=2),
  panel.grid.minor = element_line(colour = "blue"))

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更改绘图背景(不是面板)颜色(plot.background) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")+
  theme(plot.background = element_rect(fill = 'grey'))

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边距的使用

更改图形边距(plot.margin)

有时我发现我需要在绘图的一处页边距处添加一点空间。与前面的示例类似，我们可以对theme（）函数使用参数。在这种情况下，参数为plot.margin。为了说明这一点，我将使用plot.background添加背景色，以便您可以看到默认值：

# the default
ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+
  geom_point(color="darkorange3")+
  labs(x="Month", y="Temp")+
  theme(plot.background=element_rect(fill="darkseagreen"))

现在让我们在左侧和右侧添加额外的空间。参数plot.margin可以处理各种不同的单位（厘米，英寸等），但是它需要使用包中网格的功能单位来指定单位。 在这里，我左右两侧使用了6厘米的边距。

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+
  geom_point(color="darkorange3")+
  labs(x="Month", y="Temp")+
  theme(plot.background=element_rect(fill="darkseagreen"),
        plot.margin = unit(c(1, 6, 1, 6), "cm")) #top, right, bottom, left

再次，不是一个漂亮的图！

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多面板图的使用

ggplot2软件包具有两个不错的功能，可用于创建多面板绘图。 它们是相关的，但略有不同，facet_wrap本质上是基于单个变量创建了一系列图，而facet_grid可以基于两个变量。

根据一个变量创建一行绘图(facet_wrap()) 

ggplot(nmmaps, aes(date,temp))+geom_point(color="aquamarine4")+facet_wrap(~year, nrow=1)

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根据一个变量创建一个绘图矩阵(facet_wrap()) 

ggplot(nmmaps, aes(date,temp))+geom_point(color="chartreuse4")+
    facet_wrap(~year, ncol=2)

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允许比例自由(scales))

ggplot2中多面板图的默认设置是在每个面板中使用相同的比例尺。但有时您希望通过面板自身的数据来确定比例。这通常不是一个好主意，因为它可能使您的用户对数据有错误印象，但是您如果你想使每个面板比例不同的话，可以这样设置scales =“ free”：

ggplot(nmmaps, aes(date,temp))+geom_point(color="chartreuse4")+
  facet_wrap(~year, ncol=2, scales="free")

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使用两个变量创建绘图网格(facet_grid()) 

ggplot(nmmaps, aes(date,temp))+geom_point(color="darkgoldenrod4")+
    facet_grid(year~season)

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并排放置两个(可能不相关的)图（pushViewport()，grid.arrange())

我发现这样做并不像传统的（基本）图形那样简单直接。 这儿有两种方法：

myplot1<-ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")
myplot2<-ggplot(nmmaps, aes(temp, o3))+geom_point(color="olivedrab")

pushViewport(viewport(layout = grid.layout(1, 2)))
print(myplot1, vp = viewport(layout.pos.row = 1, layout.pos.col = 1))
print(myplot2, vp = viewport(layout.pos.row = 1, layout.pos.col = 2))

# alternative, a little easier
grid.arrange(myplot1, myplot2, ncol=2)

将行的排列方式改成列的排列方式，可以将facet_grid(season〜year)更改为facet_grid(year〜season)。

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主题的使用

您可以使用自定义主题来更改绘图的整体外观。 例如，Jeffrey Arnold将ggthemes库与几个自定义主题组合在了一起。 有关列表，您可以访问ggthemes网站。 这儿有一个例子：

使用一个新主题(theme_XX()) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=factor(season)))+
  geom_point()+ggtitle("This plot looks a lot different from the default")+
  theme_economist()+scale_colour_economist()

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更改所有绘图文本元素的大小

就个人而言，我发现刻度文本，图例和其他元素的默认大小有点太小了。幸运的是，一次更改所有文本元素的大小非常容易。 如果您看了下面的“创建自定义主题”部分，将会注意到所有元素的大小都是相对于base_size的相对大小(rel())。因此，您只需更改base_size即可实现你的诉求。 这是代码：

theme_set(theme_gray(base_size = 30))
ggplot(nmmaps, aes(x=date, y=o3))+geom_point(color="red")

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有关创建自定义主题的提示

如果要更改整个部分的主题,可以像在theme_set中一样使用theme_set(theme_bw())。默认名称为theme_gray。如果要创建自己的自定义主题，则可以直接从grey theme中提取代码并进行修改。请注意，rel()函数更改的是 相对于base_size的大小。

theme_gray
## function (base_size = 11, base_family = "", base_line_size = base_size/22, 
##     base_rect_size = base_size/22) 
## {
##     half_line <- base_size/2
##     t <- theme(line = element_line(colour = "black", size = base_line_size, 
##         linetype = 1, lineend = "butt"), rect = element_rect(fill = "white", 
##         colour = "black", size = base_rect_size, linetype = 1), 
##         text = element_text(family = base_family, face = "plain", 
##             colour = "black", size = base_size, lineheight = 0.9, 
##             hjust = 0.5, vjust = 0.5, angle = 0, margin = margin(), 
##             debug = FALSE), axis.line = element_blank(), axis.line.x = NULL, 
##         axis.line.y = NULL, axis.text = element_text(size = rel(0.8), 
##             colour = "grey30"), axis.text.x = element_text(margin = margin(t = 0.8 * 
##             half_line/2), vjust = 1), axis.text.x.top = element_text(margin = margin(b = 0.8 * 
##             half_line/2), vjust = 0), axis.text.y = element_text(margin = margin(r = 0.8 * 
##             half_line/2), hjust = 1), axis.text.y.right = element_text(margin = margin(l = 0.8 * 
##             half_line/2), hjust = 0), axis.ticks = element_line(colour = "grey20"), 
##         axis.ticks.length = unit(half_line/2, "pt"), axis.ticks.length.x = NULL, 
##         axis.ticks.length.x.top = NULL, axis.ticks.length.x.bottom = NULL, 
##         axis.ticks.length.y = NULL, axis.ticks.length.y.left = NULL, 
##         axis.ticks.length.y.right = NULL, axis.title.x = element_text(margin = margin(t = half_line/2), 
##             vjust = 1), axis.title.x.top = element_text(margin = margin(b = half_line/2), 
##             vjust = 0), axis.title.y = element_text(angle = 90, 
##             margin = margin(r = half_line/2), vjust = 1), axis.title.y.right = element_text(angle = -90, 
##             margin = margin(l = half_line/2), vjust = 0), legend.background = element_rect(colour = NA), 
##         legend.spacing = unit(2 * half_line, "pt"), legend.spacing.x = NULL, 
##         legend.spacing.y = NULL, legend.margin = margin(half_line, 
##             half_line, half_line, half_line), legend.key = element_rect(fill = "grey95", 
##             colour = NA), legend.key.size = unit(1.2, "lines"), 
##         legend.key.height = NULL, legend.key.width = NULL, legend.text = element_text(size = rel(0.8)), 
##         legend.text.align = NULL, legend.title = element_text(hjust = 0), 
##         legend.title.align = NULL, legend.position = "right", 
##         legend.direction = NULL, legend.justification = "center", 
##         legend.box = NULL, legend.box.margin = margin(0, 0, 0, 
##             0, "cm"), legend.box.background = element_blank(), 
##         legend.box.spacing = unit(2 * half_line, "pt"), panel.background = element_rect(fill = "grey92", 
##             colour = NA), panel.border = element_blank(), panel.grid = element_line(colour = "white"), 
##         panel.grid.minor = element_line(size = rel(0.5)), panel.spacing = unit(half_line, 
##             "pt"), panel.spacing.x = NULL, panel.spacing.y = NULL, 
##         panel.ontop = FALSE, strip.background = element_rect(fill = "grey85", 
##             colour = NA), strip.text = element_text(colour = "grey10", 
##             size = rel(0.8), margin = margin(0.8 * half_line, 
##                 0.8 * half_line, 0.8 * half_line, 0.8 * half_line)), 
##         strip.text.x = NULL, strip.text.y = element_text(angle = -90), 
##         strip.text.y.left = element_text(angle = 90), strip.placement = "inside", 
##         strip.placement.x = NULL, strip.placement.y = NULL, strip.switch.pad.grid = unit(half_line/2, 
##             "pt"), strip.switch.pad.wrap = unit(half_line/2, 
##             "pt"), plot.background = element_rect(colour = "white"), 
##         plot.title = element_text(size = rel(1.2), hjust = 0, 
##             vjust = 1, margin = margin(b = half_line)), plot.title.position = "panel", 
##         plot.subtitle = element_text(hjust = 0, vjust = 1, margin = margin(b = half_line)), 
##         plot.caption = element_text(size = rel(0.8), hjust = 1, 
##             vjust = 1, margin = margin(t = half_line)), plot.caption.position = "panel", 
##         plot.tag = element_text(size = rel(1.2), hjust = 0.5, 
##             vjust = 0.5), plot.tag.position = "topleft", plot.margin = margin(half_line, 
##             half_line, half_line, half_line), complete = TRUE)
##     ggplot_global$theme_all_null %+replace% t
## }
## <bytecode: 0x559400dc5018>
## <environment: namespace:ggplot2>
function (base_size = 12, base_family = "") 
{
  theme(
    line = element_line(colour = "black", size = 0.5, linetype = 1, lineend = "butt"), 
    rect = element_rect(fill = "white", colour = "black", size = 0.5, linetype = 1), 
    text = element_text(family = base_family, face = "plain", colour = "black", size = base_size, hjust = 0.5, vjust = 0.5, angle = 0, lineheight = 0.9), 
    
    axis.text = element_text(size = rel(0.8), colour = "grey50"), 
    strip.text = element_text(size = rel(0.8)), 
    axis.line = element_blank(), 
    axis.text.x = element_text(vjust = 1), 
    axis.text.y = element_text(hjust = 1), 
    axis.ticks = element_line(colour = "grey50"), 
    axis.title.x = element_text(), 
    axis.title.y = element_text(angle = 90), 
    axis.ticks.length = unit(0.15, "cm"), 
    axis.ticks.margin = unit(0.1, "cm"), 
    
    legend.background = element_rect(colour = NA), 
    legend.margin = unit(0.2, "cm"), 
    legend.key = element_rect(fill = "grey95", colour = "white"), 
    legend.key.size = unit(1.2, "lines"), 
    legend.key.height = NULL, 
    legend.key.width = NULL, 
    legend.text = element_text(size = rel(0.8)), 
    legend.text.align = NULL, 
    legend.title = element_text(size = rel(0.8), face = "bold", hjust = 0), 
    legend.title.align = NULL, 
    legend.position = "right", 
    legend.direction = NULL, 
    legend.justification = "center", 
    legend.box = NULL, 

    panel.background = element_rect(fill = "grey90", colour = NA), 
    panel.border = element_blank(), 
    panel.grid.major = element_line(colour = "white"), 
    panel.grid.minor = element_line(colour = "grey95", size = 0.25), 
    panel.margin = unit(0.25, "lines"), 
    panel.margin.x = NULL, 
    panel.margin.y = NULL, 

    strip.background = element_rect(fill = "grey80", colour = NA), 
    strip.text.x = element_text(), 
    strip.text.y = element_text(angle = -90), 
    
    plot.background = element_rect(colour = "white"), 
    plot.title = element_text(size = rel(1.2)), 
    plot.margin = unit(c(1, 1, 0.5, 0.5), "lines"), complete = TRUE)
}
## function (base_size = 12, base_family = "") 
## {
##   theme(
##     line = element_line(colour = "black", size = 0.5, linetype = 1, lineend = "butt"), 
##     rect = element_rect(fill = "white", colour = "black", size = 0.5, linetype = 1), 
##     text = element_text(family = base_family, face = "plain", colour = "black", size = base_size, hjust = 0.5, vjust = 0.5, angle = 0, lineheight = 0.9), 
##     
##     axis.text = element_text(size = rel(0.8), colour = "grey50"), 
##     strip.text = element_text(size = rel(0.8)), 
##     axis.line = element_blank(), 
##     axis.text.x = element_text(vjust = 1), 
##     axis.text.y = element_text(hjust = 1), 
##     axis.ticks = element_line(colour = "grey50"), 
##     axis.title.x = element_text(), 
##     axis.title.y = element_text(angle = 90), 
##     axis.ticks.length = unit(0.15, "cm"), 
##     axis.ticks.margin = unit(0.1, "cm"), 
##     
##     legend.background = element_rect(colour = NA), 
##     legend.margin = unit(0.2, "cm"), 
##     legend.key = element_rect(fill = "grey95", colour = "white"), 
##     legend.key.size = unit(1.2, "lines"), 
##     legend.key.height = NULL, 
##     legend.key.width = NULL, 
##     legend.text = element_text(size = rel(0.8)), 
##     legend.text.align = NULL, 
##     legend.title = element_text(size = rel(0.8), face = "bold", hjust = 0), 
##     legend.title.align = NULL, 
##     legend.position = "right", 
##     legend.direction = NULL, 
##     legend.justification = "center", 
##     legend.box = NULL, 
## 
##     panel.background = element_rect(fill = "grey90", colour = NA), 
##     panel.border = element_blank(), 
##     panel.grid.major = element_line(colour = "white"), 
##     panel.grid.minor = element_line(colour = "grey95", size = 0.25), 
##     panel.margin = unit(0.25, "lines"), 
##     panel.margin.x = NULL, 
##     panel.margin.y = NULL, 
## 
##     strip.background = element_rect(fill = "grey80", colour = NA), 
##     strip.text.x = element_text(), 
##     strip.text.y = element_text(angle = -90), 
##     
##     plot.background = element_rect(colour = "white"), 
##     plot.title = element_text(size = rel(1.2)), 
##     plot.margin = unit(c(1, 1, 0.5, 0.5), "lines"), complete = TRUE)
## }

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颜色的使用

对于一些简单的应用，在ggplot2中使用颜色是非常直接明了的，但是当你需要一些更高级的需要时，使用颜色就变得有一些挑战性。对于一些更为高级的应用，你应该参考Hadley’s Book，它涵盖了许多有用的内容。一些其他的资源，例如R Cookbook或者ggplot2 online docs，也是有用的参考。此外，哥伦比亚大学的Tian Zheng也创作了实用的PDF of R colors。

在使用颜色的时候，最重要的事情在于了解自己正在处理的是类别变量还是连续变量。

类别变量：手动选取颜色(select_color_manual) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=factor(season)))+
  geom_point() + 
  scale_color_manual(values=c("dodgerblue4", "darkolivegreen4",
                              "darkorchid3", "goldenrod1"))

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类别变量：使用内置调色板(根据colorbrewer2.org)(scale_color_brewer) 

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=factor(season)))+
  geom_point() + 
  scale_color_brewer(palette="Set1")

或者使用Tableau中的配色(需要ggthemes)

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=factor(season)))+
  geom_point() + 
  scale_colour_tableau()

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连续变量的颜色选择(scale_color_gradient(), scale_color_gradient2())

在这里的例子里，我们将用臭氧浓度（ozong）这一变量，一个与气温（temperature）有密切联系的连续变量（高气温=高臭氧浓度）。scale_color_gradient()是一个连续的变化曲线，而scale_color_gradient2()是离散的。

这里是默认的连续颜色主题（序列颜色）：

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=o3))+geom_point()

当你手动变更色序高低时（序列颜色）：

ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=o3))+geom_point()+
  scale_color_gradient(low="darkkhaki", high="darkgreen")

气温数据试正态分布的，因此可以考虑离散颜色主题。对于离散颜色，我们可以使用scale_color_gradient2()：

mid<-mean(nmmaps$o3)
ggplot(nmmaps, aes(date, temp, color=o3))+geom_point()+
scale_color_gradient2(midpoint=mid,
                      low="blue", mid="white", high="red" )

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注解的使用

在左上、右上等处添加文字注解(annotation_custom()和text_grob())

我经常不知道如何在不固定编码的情况下将文字加入图像。使用ggplot2，你可以将注解的坐标设置成Inf但是那并不是最优解。这里有一个例子（来自此处代码）。它应用了grid库使得你可以根据比例（0代表低，1代表高）来设定位置。

grobTree创建了一个网格图像，而textgrob创建了一个文字图像。annotation_custom()来自于ggplot2并且使用grob作为输入。

my_grob = grobTree(textGrob("This text stays in place!", x=0.1,  y=0.95, hjust=0,
  gp=gpar(col="blue", fontsize=15, fontface="italic")))

ggplot(nmmaps, aes(temp, o3))+geom_point(color="firebrick")+
  annotation_custom(my_grob)

这是很重要的事情吗？答案是肯定的。当你有复数的图像并且标尺并不相同时，这样的设置便极为有价值。在接下来的图表中你可以看到虽然坐标的标尺在变化，但是上述的代码可以让注解出现在每一幅图表的同一位置：

my_grob = grobTree(textGrob("This text stays in place!", x=0.1,  y=0.95, hjust=0,
  gp=gpar(col="blue", fontsize=12, fontface="italic")))

ggplot(nmmaps, aes(temp, o3))+geom_point(color="firebrick")+facet_wrap(~season, scales="free")+
  annotation_custom(my_grob)

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坐标的使用

翻转图像(coord_flip())

其实翻转图像非常容易。这里我使用了coord_flip()，你只需要它就可以翻转你的图像。

ggplot(nmmaps, aes(x=season, y=o3))+geom_boxplot(fill="chartreuse4")+coord_flip()

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不同图像种类的使用

箱型图的替代品(geom_jitter()和geom_violin())

从箱型图开始

箱型图没什么不对的，但是他们有时候会显得枯燥。这里有一些替代品，但是我们先来看看箱型图怎么画：

g<-ggplot(nmmaps, aes(x=season, y=o3))
g+geom_boxplot(fill="darkseagreen4")

有效吗？是的。有趣吗？难说。

点图：

如果我们只�画点呢？

g+geom_point()

不仅枯燥，并且并没有传达出什么信息。我们可以尝试调整透明度，但是于事无补。我们可以试试别的：

发散点图：

我们可以把原本的数据点发散一些。我很喜欢这类图，但是需要注意你正在人工添加噪音，这可能会造成对于原本数据的误解。

g+geom_jitter(alpha=0.5, aes(color=season),position = position_jitter(width = .2))

这看上去好些了。因为我们在用季节性数据，所以一些噪音不会影响对数据的认知。

小提琴式图：

小提琴式图和箱型图类似，只不过我们利用内部密度来显示哪里的数据最多。这是非常实用的一种图。

g+geom_violin(alpha=0.5, color="gray")

如果我们翻转图表并且加入一些发散数据点的话…

g+geom_violin(alpha=0.5, color="gray")+geom_jitter(alpha=0.5, aes(color=season),
      position = position_jitter(width = 0.1))+coord_flip()

这已经非常不错了。在应用这类罕见的图表时，请注意读者会需要更多时间来理解内容。有些时候简单传统的图表才是你与他人分享数据时的最好选择。箱型图可能很无趣，但是人们一眼就能明白它的含义。

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带状图(geom_ribbon())

我们并没有最适合带状图的数据，但是这类图非常有用。在这里的例子中，我们会用filter()来创建一个30天的动态平均，以便让我们的数据不太嘈杂。

# add a filter
nmmaps$o3run<-as.numeric(filter(nmmaps$o3, rep(1/30,30), sides=2))
ggplot(nmmaps, aes(date, o3run))+geom_line(color="lightpink4", lwd=1)

如果我们用geom_ribbon()来填充图像的话会如何呢？

ggplot(nmmaps, aes(date, o3run))+geom_ribbon(aes(ymin=0, ymax=o3run), fill="lightpink3", color="lightpink3")+
  geom_line(color="lightpink4", lwd=1)

这并不是最常见的使用geom_ribbon()的方式。我们可以尝试使用带状图来画出我们数据上下一标准差的区间：

nmmaps$mino3<-nmmaps$o3run-sd(nmmaps$o3run, na.rm=T)
nmmaps$maxo3<-nmmaps$o3run+sd(nmmaps$o3run, na.rm=T)

ggplot(nmmaps, aes(date, o3run))+geom_ribbon(aes(ymin=mino3, ymax=maxo3), fill="steelblue2", color="steelblue2")+
  geom_line(color="steelblue4", lwd=1)

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拼接式相关性图(geom_tile())

不得不说，拼接式相关性图画起来非常繁琐，我经常需要复制粘贴我之前写过的代码。但是它们非常有用，因此我在这里也附上这类图的代码。

第一步是创建一个关联系数的矩阵。我用了皮尔森式因为所有的变量都呈正态分布。如果你的数据看起来不是这样，那你可以考虑斯皮尔曼式。请注意我将一半设置成了NA因为他们是多余的。

#careful, I'm sorting the field names so that the ordering in the final plot is correct
thecor<-round(cor(nmmaps[,sort(c("death", "temp", "dewpoint", "pm10", "o3"))], method="pearson", use="pairwise.complete.obs"),2)
thecor[lower.tri(thecor)]<-NA
thecor
##          death dewpoint    o3 pm10  temp
## death        1    -0.47 -0.24 0.00 -0.49
## dewpoint    NA     1.00  0.45 0.33  0.96
## o3          NA       NA  1.00 0.21  0.53
## pm10        NA       NA    NA 1.00  0.37
## temp        NA       NA    NA   NA  1.00

然后我要用reshape2中的melt功能将它转化为长格式，并且去除所有的NA。

thecor<-melt(thecor)
thecor$Var1<-as.character(thecor$Var1)
thecor$Var2<-as.character(thecor$Var2)
thecor<-na.omit(thecor)
head(thecor)
##        Var1     Var2 value
## 1     death    death  1.00
## 6     death dewpoint -0.47
## 7  dewpoint dewpoint  1.00
## 11    death       o3 -0.24
## 12 dewpoint       o3  0.45
## 13       o3       o3  1.00

现在到了画图，我用了geom_tile()，但是如果你有很多数据，可以考虑使用更快的geom_raster()。

ggplot(thecor, aes(Var2, Var1))+
 geom_tile(data=thecor, aes(fill=value), color="white")+
 scale_fill_gradient2(low="blue", high="red", mid="white", 
  midpoint=0, limit=c(-1,1),name="Correlation\n(Pearson)")+
 theme(axis.text.x = element_text(angle=45, vjust=1, size=11, hjust=1))+
 coord_equal()

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柔化的使用

你大概已经知道用ggplot2来柔化你的数据有多么容易。你只需要使用stat_smooth()，它就会加入LOESS（如果数据量小于1000）或者GAM。在这里我们的数据量大于1000，所以使用了GAM。

默认 - 使用LOESS或GAM(stat_smooth())

这是最简单的，不需要任何公式。

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+geom_point(color="firebrick")+
  stat_smooth()

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设置公式(stat_smooth(formula=))

但是ggplot2允许你使用你想用的公式。例如，如果你想添加GAM的维度（给你的柔化添加一些波纹）：

ggplot(nmmaps, aes(date, temp))+
  geom_point(color="grey")+
  stat_smooth(method="gam", formula=y~s(x,k=10), col="darkolivegreen2", se=FALSE, size=1)+
  stat_smooth(method="gam", formula=y~s(x,k=30), col="red", se=FALSE, size=1)+
  stat_smooth(method="gam", formula=y~s(x,k=50), col="dodgerblue4", se=FALSE, size=1)

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添加线性回归(stat_smooth(method=“lm”))

尽管默认下是柔化，但是加一个线性回归也很容易：

ggplot(nmmaps, aes(temp, death))+geom_point(color="firebrick")+
  stat_smooth(method="lm", se=FALSE)

当然这也可以用一些更复杂的方式得到：

lmTemp<-lm(death~temp, data=nmmaps)
ggplot(nmmaps, aes(temp, death))+geom_point(col="firebrick")+
  geom_abline(intercept=lmTemp$coef[1], slope=lmTemp$coef[2])

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交互式线上图表

Plot.ly是一个非常不错的工具。它可以直接根据你的ggplot2图表中轻松地创建线上可交互图表。这个过程惊人地简单，并且可以在R中直接做到。我在另一篇帖子中有着详细的描述。

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（本文基于RStudio (knitr. R version 3.0.2 (2013-09-25))和ggplot 0.9.3.1）