R语言ggplot2包之坐标轴

引言

我们还可以对图形中的坐标轴进行处理，包括x、y轴对换、设定坐标轴范围、刻度线修改与去除等等。要想对图形玩得转，坐标轴处理精通不可或缺。

坐标轴对换

我们使用coord_flip()函数来对换坐标轴。

library(ggplot2)
library(gcookbook)
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot()
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() + coord_flip()

置换x、y轴时有时候会导致某一坐标轴的坐标被逆转。比如说原x轴的数据是从左往右阅读的，在对换后，原来数据会从下往上给呈现。有时这是个问题。如果x是因子，我们可以对其用带参数limits=rev(levels(…))的函数scale_x_discrete()进行修正。

如果是连续变量，我们可以使用函数scale_y_reverse 或者scale_x_reverse来逆转坐标轴。

如果我们想改变分类变量的显示顺序，可以设置scale_x_discrete() or scale_y_discrete()函数就行。

#因子坐标轴
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() + coord_flip() +
scale_x_discrete(limits=rev(levels(PlantGrowth$group)))
#连续变量的逆转
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() + scale_y_reverse()
#改变分类变量顺序
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot()+scale_x_discrete(limits=c("trt1","ctrl","trt2"))

设置x,y轴的连续变量范围

我们可以使用xlim()和ylim设置x、y轴的最大最小值。

p <- ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot()
p + ylim(0, max(PlantGrowth$weight))
#ylim()是对scale_y_continuous()的快速实现。
#其中breaks用来控制刻度。
p + scale_y_continuous(limits=c(0, 10), breaks=NULL)

设置x、y轴刻度相对比例

我们可以设置x、y轴刻度的相对比例，可以是1:1,即一致的长度。也可以让其中一个轴的刻度变得更长一些，或者说两个刻度线之间的距离更大一些。

sp <- ggplot(marathon, aes(x=Half,y=Full)) + geom_point()
#1:1
sp + coord_fixed() +
scale_y_continuous(breaks=seq(0, 420, 30)) +
scale_x_continuous(breaks=seq(0, 420, 30))
#1:2 x轴刻度长度比y轴刻度长度
sp + coord_fixed(ratio=1/2) +
scale_y_continuous(breaks=seq(0, 420, 30)) +
scale_x_continuous(breaks=seq(0, 420, 15))

设置刻度线的位置

ggplot()函数对处理刻度线位置非常擅长，只要改变刻度的间隔即可（这里的刻度线指的是大刻度线）。

如果坐标轴上变量是连续变量，则不会出现小刻度线。

#连续变量
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() +
scale_y_continuous(breaks=c(4, 4.25, 4.5, 5, 6, 8))
#看到没有，刻度线位置已经按照breaks设置的参数改变了
#如果是离散变量，则使用scale_x_discrete函数
#通过limit函数来控制标签的个数和顺序
ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() +
scale_x_discrete(limits=c("trt2", "ctrl"))

去除刻度线、刻度标签和网格线

如果想去除刻度标签，我们使用theme(axis.text.y = element_blank())（如果针对x,参数y改成x即可。

如果想去除刻度线，在theme函数中使用axis.ticks.y = element_blank()，如果x、y轴都想去除axis.ticks.y改成axis.ticks即可。

有时候网格线让整个图画显得复杂，我们也可以对此进行去除。breaks的参数值设为NULL就行了。

p <- ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot()
#去除刻度标签
p + theme(axis.text.y = element_blank())
#去除刻度线
p + theme(axis.ticks.y = element_blank(), axis.text.y = element_blank())
#去除网格线
p + scale_y_continuous(breaks=NULL)

改变刻度标签的内容和显示效果

我们不仅可以改变刻度标签的位置，还可以对标签内容进行修改。

hwp <- ggplot(heightweight, aes(x=ageYear, y=heightIn)) +
geom_point()
hwp + scale_y_continuous(breaks=c(50, 56, 60, 66, 72),
labels=c("Tiny", "Really\nshort", "Short",
"Medium", "Tallish"))
#值得注意的是，若标签太长，可以用\n将文本放到下一行进行显示

为了改变刻度标签的显示效果，我们可以在theme函数中设置element_text参数中angle的值。

bp <- ggplot(PlantGrowth, aes(x=group, y=weight)) + geom_boxplot() +
scale_x_discrete(breaks=c("ctrl", "trt1", "trt2"),
labels=c("Control", "Treatment 1", "Treatment 2"))
#垂直显示
bp + theme(axis.text.x = element_text(angle=90, hjust=1, vjust=.5))
#换个角度显示，angle是控制刻度标签显示的角度
bp + theme(axis.text.x = element_text(angle=30, hjust=1, vjust=1))
#hjust和vjust是为了控制刻度标签在水平方向和垂直方向的位置

改变坐标轴标签内容

刚才改变的是刻度标签，我们有时还想改变各个坐标轴中标签内容。

hwp + xlab("Age in years") + ylab("Height in inches")#hwp在上面例子中已经定义过
#你也可以这么改，两者等价
hwp + labs(x = "Age in years", y = "Height in inches")

我们也可以去除各个坐标轴标签。

hwp+ theme(axis.title.x=element_blank())

改变坐标轴标签的显示效果也同样方便。

hwp + ylab("Height\n(inches)") +
theme(axis.title.y=element_text(angle=90, face="italic", colour="darkred",
size=14))
#这也同样适用于改变刻度线标签的字体、颜色大小。

使用对数坐标轴

我们也可以把坐标轴改变成对数坐标轴形式，使用scale_x_log10() scale_y_log10()。

library(MASS)
p <- ggplot(Animals, aes(x=body, y=brain, label=rownames(Animals))) +
geom_text(size=3)
#只显示标签线
p + scale_x_log10() + scale_y_log10()

书中还介绍了在坐标轴上显示日期和时间的方法，有兴趣的朋友可以翻一翻书本了解下。