author: "ylchen" 

ggplot2是R語(yǔ)言最流行的第三方擴(kuò)展包，是RStudio首席科學(xué)家Hadley Wickham讀博期間的作品。根據(jù)其繪圖理念，圖形由以下幾個(gè)模塊組成：

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：

一張統(tǒng)計(jì)圖形就是從數(shù)據(jù)到幾何對(duì)象（geometric object，縮寫geom）的圖形屬性（aesthetic attribute，縮寫aes）的一個(gè)映射。此外，圖形中還可能包含數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)變換（statistical transformation，縮寫stats），最后繪制在某個(gè)特定的坐標(biāo)系（coordinate system，縮寫coord）中，而分面（facet）則可以用來(lái)生成數(shù)據(jù)不同子集的圖形。

接下來(lái)開(kāi)啟ggplot2基礎(chǔ)學(xué)習(xí)系列。第一步從復(fù)現(xiàn)文章開(kāi)始。

文章來(lái)源："Preoperative immune landscape predisposes adverse outcomes in hepatocellular carcinoma patients with liver transplantation" (2021,npj Precision Oncology)，數(shù)據(jù)與代碼全部公開(kāi)在https://github.com/sangho1130/KOR_HCC。

下面首先來(lái)復(fù)現(xiàn)Fig.1a(pie chart& rose chart)，用餅圖呈現(xiàn)出不同組織的數(shù)量

一、數(shù)據(jù)載入

  library(ggplot2)
  library(scales)
  library(RColorBrewer)
  #構(gòu)建數(shù)據(jù)框結(jié)構(gòu)
  data <- data.frame(
    group = c('Normal', 'FL', 'FH', 'CS', 'DL', 'DH', 'T1', 'T2', 'T3', 'Mixed'),
    value = c(16, 10, 10, 10, 10, 7, 17, 30, 11, 7)
  )
  Colors <- c('#bebdbd', '#bbe165', '#6e8a3c', '#546a2e', 
  '#f1c055', '#eb8919', '#f69693', '#f7474e', '#aa0c0b', '#570a08')
  #分類數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成因子變量，需要調(diào)整順序的話可以加上level參數(shù)
  data$group <- factor(data$group) 
  head(data)

二、首先生成柱狀圖

開(kāi)始選擇合適的幾何對(duì)象，就是用什么樣的圖片來(lái)直觀表示我們的數(shù)據(jù)。其中柱狀圖就用geom_bar函數(shù)。除此之外，ggplot2提供了眾多幾何對(duì)象geom_xyz()供大家選擇，完整的幾何對(duì)象可以下載RStudio公司總結(jié)的ggplot2 cheetsheet。

ggplot(data,                         #輸入數(shù)據(jù)
       aes(x="",                     #設(shè)置x軸變量
       y=value,                      #設(shè)置y軸變量
       fill=factor(group))) +        #設(shè)置圖形填充變量
       geom_bar(width = 1,           #geom_bar()函數(shù)繪制條形圖,width：條形圖的寬度
               stat = "identity")+ #stat="count"表示條形的高度是y變量的數(shù)量  
  #stat="identity"表示條形的高度是y變量的值
  scale_fill_manual(values = Colors)     #設(shè)置填充的顏色

三、轉(zhuǎn)換成餅圖

• coord_polar將圓形轉(zhuǎn)成極坐標(biāo)

ggplot(data,                         #輸入數(shù)據(jù)
       aes(x="",                     #設(shè)置x軸變量
           y=value,                      #設(shè)置y軸變量
           fill=factor(group))) +        #設(shè)置圖形填充變量
  geom_bar(width = 1,           #geom_bar()函數(shù)繪制條形圖,width：條形圖的寬度
           color = "white",
           stat = "identity")+   #stat="count"表示條形的高度是y變量的數(shù)量    
  #stat="identity"表示條形的高度是y變量的值
  scale_fill_manual(values = Colors) +    #設(shè)置填充的顏色                                                               #coord_polar極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以做餅圖或玫瑰圖或雷達(dá)圖
  coord_polar(theta = "y",         #theta 可以選擇x或y，表示外延的坐標(biāo)
              direction = -1) +    #direction表示數(shù)據(jù)方向，1是順時(shí)針，-1是逆時(shí)針
  theme_void() +                   #theme_void(): 設(shè)置完全空白的主題
  #ggtitle("I'm a titile")+        #添加標(biāo)題
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1), #hjust調(diào)整水平距離，
        #element_text()設(shè)置基于文本的組件
        legend.title = element_blank())+       #不顯示legend標(biāo)題
  geom_text(aes(label = value),
          position = position_stack(vjust = 0.5),size=5) #vjust=0.5在堆疊柱子的中間位置添加文字

四、玫瑰圖

• 然而，當(dāng)我們的數(shù)據(jù)不是代表個(gè)體占總體的百分比，而是強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)大小的對(duì)比時(shí)，可以用玫瑰圖來(lái)展示，根據(jù)上面的代碼做簡(jiǎn)單的修改即可。
• 其實(shí)就是修改參數(shù)：coord_polar(theta = 'x',start = 0,direction = 1)

ggplot(data,                           
       aes(x=group,y=value,            
       fill=factor(group))) +          
       geom_bar(                      
              width = 1,              
              stat = "identity") +               
       scale_fill_manual(values = Colors) +        
       coord_polar(theta = 'x',start = 0,direction = 1)+
       theme_void() + 
       theme(plot.title = element_text(hjust = 0.5),
             legend.title = element_blank())

五、劃重點(diǎn)了！

function函數(shù)

學(xué)習(xí)代碼的目的就是為了節(jié)省我們的繪圖時(shí)間。我們可以構(gòu)建function函數(shù)，下次輸入自己數(shù)據(jù)就可以直接使用，不用再調(diào)整參數(shù)。

復(fù)習(xí)function函數(shù)的書寫，function函數(shù)定義如下

function_name <- function(arg1,arg2,....){
       functionBody
}
#function_name函數(shù)名
#arg1,arg2,....函數(shù)的參數(shù)
#functionBody函數(shù)主體，定義函數(shù)的作用

# 構(gòu)建一個(gè)繪圖函數(shù)
drPiechart <- function(columnNames, Values, Colors){
  library(ggplot2)
  library(scales)
  library(RColorBrewer)
  #構(gòu)建數(shù)據(jù)框結(jié)構(gòu)
  data <- data.frame(
    group = columnNames,
    value = Values
  )
  data$group <- factor(data$group, columnNames) #轉(zhuǎn)換成因子變量
#繪圖
ggplot(data,                         #輸入數(shù)據(jù)
       aes(x="",                     #設(shè)置x軸變量
       y=value,                      #設(shè)置y軸變量
       fill=factor(group))) +        #設(shè)置圖形填充變量
       geom_bar(width = 1,           #geom_bar()函數(shù)繪制條形圖,width：條形圖的寬度
               stat = "identity")+   #stat="count"表示條形的高度是y變量的數(shù)量    
                                     #stat="identity"表示條形的高度是y變量的值
       scale_fill_manual(values = Colors) +    #設(shè)置填充的顏色                                                               #coord_polar極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可以做餅圖或玫瑰圖或雷達(dá)圖
    coord_polar(theta = "y",         #theta 可以選擇x或y，表示外延的坐標(biāo)
                direction = -1) +    #direction表示數(shù)據(jù)方向，1是順時(shí)針，-1是逆時(shí)針
    theme_void() +                   #theme_void(): 設(shè)置完全空白的主題
    theme(plot.title = element_text(hjust = 1), #hjust調(diào)整水平距離，
                                                #element_text()設(shè)置基于文本的組件
          legend.title = element_blank())+       #不顯示legend標(biāo)題
  geom_text(aes(label = value),
          position = position_stack(vjust = 0.5),size=5) #vjust=0.5在堆疊柱子的中間位置添加文字
}

輸入自己數(shù)據(jù)即可作圖

#依次按照columnNames, Values, Colors填入自己的數(shù)據(jù)即可
drPiechart(c('Normal', 'FL', 'FH', 'CS', 'DL', 'DH', 'T1', 'T2', 'T3', 'Mixed'), 
           c(16, 10, 10, 10, 10, 7, 17, 30, 11, 7), 
           c('#bebdbd', '#bbe165', '#6e8a3c', '#546a2e', 
             '#f1c055', '#eb8919', '#f69693', '#f7474e', '#aa0c0b', '#570a08'))

六、進(jìn)階的餅圖

• 如果需要展示兩種分類形式，可以將餅圖和環(huán)形圖結(jié)合起來(lái)
• 參考：https:///cardiomoon/398623

# if(!require(devtools)) install.packages("devtools")
# devtools::install_github("cardiomoon/moonBook")
# devtools::install_github("cardiomoon/webr")
library(ggplot2)
library(moonBook)
library(webr)

package moonBook 里面包含857名急性冠脈綜合征(acs)患者的人口統(tǒng)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，這里展示吸煙狀態(tài)的分布

head(acs)
# labelposition=0.1 百分?jǐn)?shù)小于10%,標(biāo)簽位于外部
# ratioByGroup=FALSE 按不同分組計(jì)算百分比
PieDonut(acs,aes(pies=Dx,donuts=smoking),
         ratioByGroup=FALSE,labelposition=0.1,
         title="Distribution of Smoking Status by Diagnosis")

標(biāo)簽位置

如果希望將標(biāo)簽全放在內(nèi)部，需將labelposition參數(shù)設(shè)置為0。在外面設(shè)置labelposition參數(shù)為1

PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),selected=1,labelposition=0,title="labelposition=0")
PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),selected=1,labelposition=1,title="labelposition=1")

突出展示

如果你想著重突出某個(gè)部分，這個(gè)參數(shù)就很方便了

參數(shù)：explode 內(nèi)環(huán)的突出；selected 外環(huán)的突出

PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),explode=1)
PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),explode=1,explodeDonut=TRUE)
# explode 內(nèi)環(huán)的突出
# selected 外環(huán)的突出
PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),explode=1,selected=c(3,6,9),explodeDonut=TRUE)

角度調(diào)整

PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),start=3*pi/2,explode=1,selected=c(3,6,9),explodeDonut=TRUE)

半徑設(shè)置

如果你不想要中間的圓心，可通過(guò)r0和showPieName設(shè)置

另外，r1，r2分別可以調(diào)整內(nèi)外環(huán)的半徑

PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),r0=0,showPieName=FALSE)
# r1，r2分別可以調(diào)整內(nèi)外環(huán)的半徑
PieDonut(acs,aes(Dx,smoking),r0=0.2,r1=0.8,r2=1.4,explode=1,start=pi/2,explodeDonut=TRUE)