Ggplot2: выровняйте несколько графиков с различными интервалами и добавьте стрелки между ними

У меня есть 6 графиков, которые я хочу аккуратно выровнять двумя способами (см. рисунок). Предпочтительно, я хотел бы добавить красивые стрелки.

Любые идеи?

UPD. Поскольку мой вопрос начал собирать отрицательные отзывы, я хочу уточнить, что я проверил все (частично) связанные вопросы в SO и не нашел никаких указаний о том, как свободно размещать ggplots на "холсте". Более того, я не могу придумать ни одного способа рисовать стрелки между сюжетами. Я не прошу готового решения. Пожалуйста, просто укажите путь.

введите описание изображения здесь

ОТВЕТЫ

Ответ 1

Вот попытка на макет, который вы хотите. Это требует некоторого форматирования вручную, но вы можете, вероятно, автоматизировать большую часть этого, воспользовавшись системой координат, встроенной в макет сюжета. Кроме того, вы можете обнаружить, что grid.curve лучше, чем grid.bezier (который я использовал) для получения кривых стрелок в точности так, как вы хотите.

Я достаточно знаю о grid, чтобы быть опасным, поэтому меня бы интересовали любые предложения по улучшению. В любом случае, здесь идет...

Загрузите необходимые пакеты, создайте несколько объектов утилиты grid и создайте график для размещения:

library(ggplot2)
library(gridExtra)

# Empty grob for spacing
#b = rectGrob(gp=gpar(fill="white", col="white"))  
b = nullGrob() # per @baptiste comment, use nullGrob() instead of rectGrob()

# grid.bezier with a few hard-coded settings
mygb = function(x,y) {
  grid.bezier(x=x, y=y, gp=gpar(fill="black"), 
              arrow=arrow(type="closed", length=unit(2,"mm")))
}

# Create a plot to arrange
p = ggplot(mtcars, aes(wt, mpg)) +
  geom_point()

Создайте расположение основного сюжета. Используйте пустой grob b, который мы создали выше для разделения графиков:

grid.arrange(arrangeGrob(p, b, p, p, heights=c(0.3,0.1,0.3,0.3)),
             b,
             arrangeGrob(b, p, p, b, p, heights=c(0.07,0.3, 0.3, 0.03, 0.3)),
             ncol=3, widths=c(0.45,0.1,0.45))

Добавьте стрелки:

# Switch to viewport for first set of arrows
vp = viewport(x = 0.5, y=.75, width=0.09, height=0.4)
pushViewport(vp)

#grid.rect(gp=gpar(fill="black", alpha=0.1)) # Use this to see where your viewport is located on the full graph layout

# Add top set of arrows
mygb(x=c(0,0.8,0.8,1), y=c(1,0.8,0.6,0.6))
mygb(x=c(0,0.6,0.6,1), y=c(1,0.4,0,0))

# Up to "main" viewport (the "full" canvas of the main layout)
popViewport()

# New viewport for lower set of arrows
vp = viewport(x = 0.6, y=0.38, width=0.15, height=0.3, just=c("right","top"))
pushViewport(vp)

#grid.rect(gp=gpar(fill="black", alpha=0.1))  # Use this to see where your viewport is located on the full graph layout

# Add bottom set of arrows
mygb(x=c(1,0.8,0.8,0), y=c(1,0.9,0.9,0.9))
mygb(x=c(1,0.7,0.4,0), y=c(1,0.8,0.4,0.4))

И вот результат:

введите описание изображения здесь

Ответ 2

Вероятно, использование ggplot с annotation_custom здесь является более удобным подходом. Сначала мы генерируем выборочные графики.

require(ggplot2)
require(gridExtra)
require(bezier)

# generate sample plots
set.seed(17)
invisible(
  sapply(paste0("gg", 1:6), function(ggname) {
    assign(ggname, ggplotGrob(
      ggplot(data.frame(x = rnorm(10), y = rnorm(10))) +
        geom_path(aes(x,y), size = 1, 
                  color = colors()[sample(1:length(colors()), 1)]) +
        theme_bw()), 
           envir = as.environment(1)) })
)

После этого мы можем построить их в более крупном ggplot.

# necessary plot
ggplot(data.frame(a=1)) + xlim(1, 20) + ylim(1, 32) +
  annotation_custom(gg1, xmin = 1, xmax = 9, ymin = 23, ymax = 31) +
  annotation_custom(gg2, xmin = 11, xmax = 19, ymin = 21, ymax = 29) +
  annotation_custom(gg3, xmin = 11, xmax = 19, ymin = 12, ymax = 20) +
  annotation_custom(gg4, xmin = 1, xmax = 9, ymin = 10, ymax = 18) +
  annotation_custom(gg5, xmin = 1, xmax = 9, ymin = 1, ymax = 9) +
  annotation_custom(gg6, xmin = 11, xmax = 19, ymin = 1, ymax = 9) +
  geom_path(data = as.data.frame(bezier(t = 0:100/100, p = list(x = c(9, 10, 10, 11), y = c(27, 27, 25, 25)))),
            aes(x = V1, y = V2), size = 1, arrow = arrow(length = unit(.01, "npc"), type = "closed")) +
  geom_path(data = as.data.frame(bezier(t = 0:100/100, p = list(x = c(9, 10, 10, 11), y = c(27, 27, 18, 18)))),
            aes(x = V1, y = V2), size = 1, arrow = arrow(length = unit(.01, "npc"), type = "closed")) +
  geom_path(data = as.data.frame(bezier(t = 0:100/100, p = list(x = c(15, 15, 12, 9), y = c(12, 11, 11, 11)))),
            aes(x = V1, y = V2), size = 1, arrow = arrow(length = unit(.01, "npc"), type = "closed")) +
  geom_path(data = as.data.frame(bezier(t = 0:100/100, p = list(x = c(15, 15, 12, 9), y = c(12, 11, 11, 9)))),
            aes(x = V1, y = V2), size = 1, arrow = arrow(length = unit(.01, "npc"), type = "closed")) +
  geom_path(data = as.data.frame(bezier(t = 0:100/100, p = list(x = c(15, 15, 12, 12), y = c(12, 10.5, 10.5, 9)))),
            aes(x = V1, y = V2), size = 1, arrow = arrow(length = unit(.01, "npc"), type = "closed")) +
  theme(rect = element_blank(),
        line = element_blank(),
        text = element_blank(),
        plot.margin = unit(c(0,0,0,0), "mm"))

Здесь мы используем функцию bezier из пакета bezier для генерации координат для geom_path. Может быть, нужно искать дополнительную информацию о кривых Безье и их контрольных точках, чтобы соединения между сюжетами выглядели красивее. Теперь получается следующий результат. Результирующий сюжет

Ответ 3

Большое спасибо за ваши советы и особенно @eipi10 за их фактическую реализацию - ответ велик. Я нашел собственное решение ggplot, которое хочу поделиться.

UPD Пока я набирал этот ответ, @inscaven отправил свой ответ в основном по той же идее. Пакет bezier дает больше свободы для создания четких изогнутых стрелок.

ggplot2::annotation_custom

Простым решением является использование ggplot annotation_custom для размещения 6 графиков над ggplot "canvas".

script

Шаг 1. Загрузите необходимые пакеты и создайте список из 6 квадратных ggplots. Моя первоначальная необходимость заключалась в том, чтобы расположить 6 карт, таким образом, я запускаю параметр theme соответственно.

library(ggplot2)
library(ggthemes)
library(gridExtra)
library(dplyr)

p <- ggplot(mtcars, aes(mpg,wt))+
        geom_point()+
        theme_map()+
        theme(aspect.ratio=1,
              panel.border=element_rect(color = 'black',size=.5,fill = NA))+
        scale_x_continuous(expand=c(0,0)) +
        scale_y_continuous(expand=c(0,0)) +
        labs(x = NULL, y = NULL)

plots <- list(p,p,p,p,p,p)

Шаг 2. Я создаю кадр данных для холста. Я уверен, есть лучший способ. Идея состоит в том, чтобы получить холст размером 30x20, как лист A4.

df <- data.frame(x=factor(sample(1:21,1000,replace = T)),
                 y=factor(sample(1:31,1000,replace = T)))

Шаг 3. Нарисуйте холст и поместите над ним квадрат.

canvas <- ggplot(df,aes(x=x,y=y))+

        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[1]]),
                          xmin = 1,xmax = 9,ymin = 23,ymax = 31)+

        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[2]]),
                          xmin = 13,xmax = 21,ymin = 21,ymax = 29)+
        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[3]]),
                          xmin = 13,xmax = 21,ymin = 12,ymax = 20)+

        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[4]]),
                          xmin = 1,xmax = 9,ymin = 10,ymax = 18)+
        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[5]]),
                          xmin = 1,xmax = 9,ymin = 1,ymax = 9)+
        annotation_custom(ggplotGrob(plots[[6]]),
                          xmin = 13,xmax = 21,ymin = 1,ymax = 9)+

        coord_fixed()+
        scale_x_discrete(expand = c(0, 0)) +
        scale_y_discrete(expand = c(0, 0)) +
        theme_bw()

        theme_map()+
        theme(panel.border=element_rect(color = 'black',size=.5,fill = NA))+
        labs(x = NULL, y = NULL)

Шаг 4. Теперь нам нужно добавить стрелки. Во-первых, необходим кадр данных со координатами стрелок.

df.arrows <- data.frame(id=1:5,
                        x=c(9,9,13,13,13),
                        y=c(23,23,12,12,12),
                        xend=c(13,13,9,9,13),
                        yend=c(22,19,11,8,8))

Шаг 5. Наконец, нарисуйте стрелки.

gg <- canvas + geom_curve(data = df.arrows %>% filter(id==1),
                    aes(x=x,y=y,xend=xend,yend=yend),
                    curvature = 0.1, 
                    arrow = arrow(type="closed",length = unit(0.25,"cm"))) +
        geom_curve(data = df.arrows %>% filter(id==2),
                   aes(x=x,y=y,xend=xend,yend=yend),
                   curvature = -0.1, 
                   arrow = arrow(type="closed",length = unit(0.25,"cm"))) +
        geom_curve(data = df.arrows %>% filter(id==3),
                   aes(x=x,y=y,xend=xend,yend=yend),
                   curvature = -0.15, 
                   arrow = arrow(type="closed",length = unit(0.25,"cm"))) +
        geom_curve(data = df.arrows %>% filter(id==4),
                   aes(x=x,y=y,xend=xend,yend=yend),
                   curvature = 0, 
                   arrow = arrow(type="closed",length = unit(0.25,"cm"))) +
        geom_curve(data = df.arrows %>% filter(id==5),
                   aes(x=x,y=y,xend=xend,yend=yend),
                   curvature = 0.3, 
                   arrow = arrow(type="closed",length = unit(0.25,"cm")))

Результат

ggsave('test.png',gg,width=8,height=12)

введите описание изображения здесь