ggpubr包系列学习教程(一)

ggpubr: 'ggplot2' Based Publication Ready Plots

一款基于ggplot2的可视化包ggpubr,能够一行命令绘制出符合出版物要求的图形。

ggplot2 by Hadley Wickham is an excellent and flexible package for elegant data visualization in R. However the default generated plots requires some formatting before we can send them for publication. Furthermore, to customize a ggplot, the syntax is opaque and this raises the level of difficulty for researchers with no advanced R programming skills. The 'ggpubr' package provides some easy-to-use functions for creating and customizing 'ggplot2'- based publication ready plots.

1. R包的安装及加载

ggpubr包可以从CRAN或GitHub中进行下载安装

Install from CRAN as follow:

install.packages("ggpubr")

library(ggpubr)

Or, install the latest version from GitHub as follow:

if(!require(devtools)) install.packages("devtools")

devtools::install_github("kassambara/ggpubr")

library(ggpubr)

2. 常用基本图形的绘制

分布图绘制(Distribution)


01. 带有均值线和地毯线的密度图

#构建数据集

set.seed(1234)

df <- data.frame( sex=factor(rep(c("f", "M"), each=200)),

                 weight=c(rnorm(200, 55), rnorm(200, 58)))

# 预览数据格式

head(df)

# 绘制密度图

ggdensity(df, x="weight", add = "mean", rug = TRUE, color = "sex", fill = "sex",

         palette = c("#00AFBB", "#E7B800")) #rug参数添加地毯线,add参数可以添加均值mean和中位数median

ggpubr包系列学习教程(一)_第1张图片
图一

图1. 密度图展示不同性别分组下体重的分布,X轴为体重,Y轴为自动累计的密度,X轴上添加地毯线进一步呈现样本的分布;按性别分别组标记轮廓线颜色,再按性别填充色展示各组的分布,使用palette自定义颜色,是不是很舒服。

02. 带有均值线和边际地毯线的直方图

gghistogram(df, x="weight", add = "mean", rug = TRUE, color = "sex", fill = "sex",

           palette = c("#00AFBB", "#E7B800"))

ggpubr包系列学习教程(一)_第2张图片
图二

图2. 带有均值线和边际地毯线的直方图,只是把密度比例还原为了原始数据counts值

箱线/小提琴图绘制(barplot/violinplot)


01. 箱线图+分组形状+统计

#加载数据集ToothGrowth

data("ToothGrowth")

df1 <- ToothGrowth

head(df1)

p <- ggboxplot(df1, x="dose", y="len", color = "dose",

              palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"),

              add = "jitter", shape="dose") #增加了jitter点,点shape由dose映射

p

ggpubr包系列学习教程(一)_第3张图片
图三

图3. 箱线图按组着色,同时样本点标记不同形状可以一步区分组或批次

02. 箱线图+分组形状+统计

# 增加不同组间的p-value值,可以自定义需要标注的组间比较

my_comparisons <- list(c("0.5", "1"), c("1", "2"), c("0.5", "2"))

p+stat_compare_means(comparisons = my_comparisons)+    #不同组间的比较

     stat_compare_means(label.y = 50)

ggpubr包系列学习教程(一)_第4张图片
图四

图4. stat_compare_means添加组间比较连线和统计P值

03. 内有箱线图的小提琴图+星标记

ggviolin(df1, x="dose", y="len", fill = "dose",

        palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"),

        add = "boxplot", add.params = list(fill="white"))+

 stat_compare_means(comparisons = my_comparisons, label = "p.signif")+   #label这里表示选择显著性标记(星号)

 stat_compare_means(label.y = 50)

ggpubr包系列学习教程(一)_第5张图片
图五

图5. ggviolin绘制小提琴图, add = “boxplot”中间再添加箱线图,stat_compare_means中,设置lable=”p.signif”,即可添加星添加组间比较连线和统计P值按星分类。

条形/柱状图绘制(barplot)


data("mtcars")

df2 <- mtcars

df2$cyl <- factor(df2$cyl)

df2$name <- rownames(df2) #添加一行name

head(df2[, c("name", "wt", "mpg", "cyl")])

ggbarplot(df2, x="name", y="mpg", fill = "cyl", color = "white",

         palette = "npg", #杂志nature的配色

         sort.val = "desc", #下降排序

         sort.by.groups=FALSE, #不按组排序

         x.text.angle=60)

ggpubr包系列学习教程(一)_第6张图片
图六

图6. 柱状图展示不同车的速度,按cyl为分组信息进行填充颜色,颜色按nature配色方法(支持 ggsci包中的本色方案,如: “npg”, “aaas”, “lancet”, “jco”, “ucscgb”, “uchicago”, “simpsons” and “rickandmorty”),按数值降序排列。

# 按组进行排序

ggbarplot(df2, x="name", y="mpg", fill = "cyl", color = "white",

         palette = "aaas", #杂志Science的配色

         sort.val = "asc", #上升排序,区别于desc,具体看图演示

         sort.by.groups=TRUE,x.text.angle=60) #按组排序 x.text.angle=90

ggpubr包系列学习教程(一)_第7张图片
图七

图7. 由上图中颜色改为Sciences配色方案,按组升序排布,且调整x轴标签60度角防止重叠。

偏差图绘制(Deviation graphs)


偏差图展示了与参考值之间的偏差

df2$mpg_z <- (df2$mpg-mean(df2$mpg))/sd(df2$mpg)    # 相当于Zscore标准化,减均值,除标准差

df2$mpg_grp <- factor(ifelse(df2$mpg_z<0, "low", "high"), levels = c("low", "high"))

head(df2[, c("name", "wt", "mpg", "mpg_grp", "cyl")])

ggbarplot(df2, x="name", y="mpg_z", fill = "mpg_grp", color = "white",

         palette = "jco", sort.val = "asc", sort.by.groups = FALSE,

         x.text.angle=60, ylab = "MPG z-score", xlab = FALSE, legend.title="MPG Group")

ggpubr包系列学习教程(一)_第8张图片
图八

图8. 基于Zscore的柱状图,就是原始值减均值,再除标准差。按jco杂志配色方案,升序排列,不按组排列。

# 坐标轴变换

ggbarplot(df2, x="name", y="mpg_z", fill = "mpg_grp", color = "white",

         palette = "jco", sort.val = "desc", sort.by.groups = FALSE,

         x.text.angle=90, ylab = "MPG z-score", xlab = FALSE,

         legend.title="MPG Group", rotate=TRUE, ggtheme = theme_minimal())     # rotate设置x/y轴对换

ggpubr包系列学习教程(一)_第9张图片
图九

图9. rotate=TRUE翻转坐标轴,柱状图秒变条形图

棒棒糖图绘制(Lollipop chart)


棒棒图可以代替条形图展示数据

ggdotchart(df2, x="name", y="mpg", color = "cyl",

          palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"),

          sorting = "ascending",

          add = "segments", ggtheme = theme_pubr())

ggpubr包系列学习教程(一)_第10张图片
图十

图10. 柱状图太多了单调,改用棒棒糖图添加多样性

设置其他参数

ggdotchart(df2, x="name", y="mpg", color = "cyl",

          palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"),

          sorting = "descending", add = "segments", rotate = TRUE,

          group = "cyl", dot.size = 6,

          label = round(df2$mpg), font.label = list(color="white",

          size=9, vjust=0.5), ggtheme = theme_pubr())

ggpubr包系列学习教程(一)_第11张图片
图十一

图11. 棒棒糖图简单调整,rotate = TRUE转换坐标轴, dot.size = 6调整糖的大小,label = round()添加糖心中的数值,font.label进一步设置字体样式

棒棒糖偏差图


ggdotchart(dfm, x = "name", y = "mpg_z",

                    color = "cyl", # Color by groups

                    palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"), # Custom color palette

                    sorting = "descending", # Sort value in descending order

                    add = "segments", # Add segments from y = 0 to dots

                    add.params = list(color = "lightgray", size = 2), # Change segment color and size

                    group = "cyl", # Order by groups

                    dot.size = 6, # Large dot size

                    label = round(dfm$mpg_z,1), # Add mpg values as dot labels,设置一位小数

                    font.label = list(color = "white", size = 9, vjust = 0.5), # Adjust label parameters

                    ggtheme = theme_pubr() # ggplot2 theme

                    )+

                    geom_hline(yintercept = 0, linetype = 2, color = "lightgray")

ggpubr包系列学习教程(一)_第12张图片
图十二

图12. 同柱状图类似,用Z-score的值代替原始值绘图。

Cleveland点图绘制


ggdotchart(dfm, x = "name", y = "mpg",

                    color = "cyl", # Color by groups

                    palette = c("#00AFBB", "#E7B800", "#FC4E07"), # Custom color palette

                    sorting = "descending", # Sort value in descending order

                    rotate = TRUE, # Rotate vertically

                    dot.size = 2, # Large dot size

                    y.text.col = TRUE, # Color y text by groups

                    ggtheme = theme_pubr() # ggplot2 theme

                    )+

                    theme_cleveland() # Add dashed grids

ggpubr包系列学习教程(一)_第13张图片
图十三

图13. theme_cleveland()主题可设置为Cleveland点图样式

3. 常用基本绘图函数及参数

基本绘图函数

gghistogram        Histogram plot #绘制直方图

ggdensity        Density plot #绘制密度图

ggdotplot        Dot plot #绘制点图

ggdotchart        Cleveland's Dot Plots #绘制Cleveland点图

ggline        Line plot #绘制线图

ggbarplot        Bar plot #绘制柱状图

ggstripchart        Stripcharts #绘制带状图

ggboxplot        Box plot #绘制箱线图

ggviolin        Violin plot #绘制小提琴图

ggpie        Pie chart #绘制饼图

ggqqplot        QQ Plots #绘制QQ图

ggscatter        Scatter plot #绘制散点图

ggmaplot        MA-plot from means and log fold changes #绘制M-A图

ggpaired        Plot Paired Data #绘制散点图矩阵

ggerrorplot        Visualizing Error #绘制误差图

基本参数

ggtext        Text #添加文本

border        Set ggplot Panel Border Line #设置画布边框

grids        Add Grids to a ggplot #添加网格线

font        Change the Appearance of Titles and Axis Labels #设置字体类型

bgcolor        Change ggplot Panel Background Color #更改画布背景颜色

background_image        Add Background Image to ggplot2 #添加背景图片

facet        Facet a ggplot into Multiple Panels #设置分面

ggpar        Graphical parameters #添加画图参数

ggparagraph        Draw a Paragraph of Text #添加文本段落

ggtexttable        Draw a Textual Table #添加文本表格

ggadd        Add Summary Statistics or a Geom onto a ggplot #添加基本统计结果或其他几何图形

ggarrange        Arrange Multiple ggplots #排版多个图形

gradient_color        Set Gradient Color #设置连续型颜色

xscale        Change Axis Scale: log2, log10 and more #更改坐标轴的标度

add_summary        Add Summary Statistics onto a ggplot #添加基本统计结果

set_palette        Set Color Palette #设置画板颜色

rotate        Rotate a ggplot Horizontally #设置图形旋转

rotate_axis_text        Rotate Axes Text #旋转坐标轴文本

stat_stars        Add Stars to a Scatter Plot #添加散点图星标

stat_cor        Add Correlation Coefficients with P-values to a Scatter Plot #添加相关系数

stat_compare_means        Add Mean Comparison P-values to a ggplot #添加平均值比较的P值

theme_transparent        Create a ggplot with Transparent Background #设置透明背景

theme_pubr        Publication ready theme #设置出版物主题


参考来源:https://www.rdocumentation.org/packages/ggpubr/versions/0.1.4

                  https://mp.weixin.qq.com/s/ZKxzKZ4NBTcsJ6vFimxoGA

                  http://blog.sciencenet.cn/blog-3334560-1091714.html

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