R语言绘图|分面动态散点图

本文主要展示在R语言中如何利用ggplot2和gganimate包绘制分面散点图及分面动态散点图^[1]。绘图效果如下：

1、数据

使用gapminder包中的关于全球一百多个国家或地区的关于预期寿命(lifeExp)、人口数量(pop)、人均GDP(gdpPercap)的面板数据为例。

#install.packages("RColorBrewer")
#install.packages("gapminder")
#install.packages("gganimate")
#install.packages("ggplot2")
library(RColorBrewer)
library(gapminder)
library(gganimate)
library(ggplot2)

 head(gapminder)
# A tibble: 6 x 6
#  country     continent  year lifeExp      pop gdpPercap
#  <fct>       <fct>     <int>   <dbl>    <int>     <dbl>
#1 Afghanistan Asia       1952    28.8  8425333      779.
#2 Afghanistan Asia       1957    30.3  9240934      821.
#3 Afghanistan Asia       1962    32.0 10267083      853.
#4 Afghanistan Asia       1967    34.0 11537966      836.
#5 Afghanistan Asia       1972    36.1 13079460      740.
#6 Afghanistan Asia       1977    38.4 14880372      786.
> str(gapminder)
#tibble [1,704 x 6] (S3: tbl_df/tbl/data.frame)
# $ country  : Factor w/ 142 levels "Afghanistan",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
# $ continent: Factor w/ 5 levels "Africa","Americas",..: 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ...
# $ year     : int [1:1704] 1952 1957 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997 ...
# $ lifeExp  : num [1:1704] 28.8 30.3 32 34 36.1 ...
# $ pop      : int [1:1704] 8425333 9240934 10267083 11537966 13079460 14880372 12881816 13867957 16317921 22227415 ...
# $ gdpPercap: num [1:1704] 779 821 853 836 740 ...

2、分面散点图绘制

在分面图绘制的过程中主要使用三类函数或参数，一类是分面函数，包括facet_grid() 和facet_wrap() ，二者效果可视数据的情况进行选择；另一类是控制坐标轴的数值函数，包括scales = "free"，scales = "free_x"，scales = "free_y" ；还一类为控制分面标签文本大小的函数，包括strip.text，strip.text.x，strip.text.y三个参数，分别控制整体分面标签和x轴、y轴分面标签。

使用facet_wrap() 函数进行分面

ggplot(data = gapminder ,aes(x =gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 3) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_wrap(~ continent) + 
  theme_bw()

使用ncol、scales、strip.text绘图参数调整图形。

ggplot(data = gapminder ,aes(x = gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 3) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_wrap(~ year,ncol = 4, scales = "free" ) + 
  theme_bw() + 
  theme(strip.text = element_text(size = 20))

使用facet_grid() 函数进行分面

ggplot(data = gapminder ,aes(x = gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 3) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_grid(year ~ continent) + 
  theme_bw()

使用scales绘图参数调整图形。

ggplot(data = gapminder ,aes(x = gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 3) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_grid(continent ~ year, scales = "free") + 
  theme_bw()

3、动态分面散点图绘制

ggplot(data = gapminder ,aes(x =gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 5) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_wrap(~ continent, scales = "free", ncol = 1 ) + #scales = "free_y"
  theme_bw() + 
  labs(title = 'Year: {frame_time}', x = 'Per.GDP', y = 'lifeExp') +
  transition_time(year) 
anim_save("facet_gapminder2.gif")

加入shadow_wake() 绘图函数显示点的运动轨迹。

ggplot(data = gapminder ,aes(x =gdpPercap, y = lifeExp,  fill = continent )) + 
  geom_point(shape = 21, color ="black", size = 5) + 
  scale_fill_brewer(palette = "Set3") + 
  facet_wrap(~ continent, scales = "free", ncol = 1 ) + #scales = "free_y"
  theme_bw() + 
  labs(title = 'Year: {frame_time}', x = 'Per.GDP', y = 'lifeExp') +
  transition_time(year) + 
  shadow_wake(wake_length = 0.5) 
anim_save("facet_gapminder3.gif")

4、其他

关于gganimate^[2]包的更多内容可阅读参考文档。关于动态散点图的绘制可参考公众号前期推文。关于动态折线图的绘制可参考R语言绘图|动态折线图。更多绘图方法可阅读公众号其他推文。

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参考资料