ggplot2_coor_xxx()坐标系变换

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作者：Li_Yuhui
四川大学研究生在读

本文是ggplot2_可视化_速成的第2节
第3节：scale_xxx()标度调整
第4节：facet_xxx()分面系统
第5节：Guides图例与增加坐标轴
第6节：themes主题系统

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coor_xxx()坐标系变换

ggplot2默认为cartesian笛卡尔坐标系，其它坐标系都是通过笛卡尔坐标系画图，然后变换过来的，坐标函数如下：

坐标变换函数	描述
coord_cartesian()	笛卡尔坐标系
coord_fixed()	固定纵横比笛卡尔坐标系
coord_flip()	翻转坐标系
coord_polar()	极坐标投影坐标系
coord_map(), coord_quickmap()	地图投影(球面投影)
coord_trans()	变比例笛卡尔坐标系

coord_cartesian()笛卡尔坐标系

注： 默认为笛卡尔坐标系，以下参数几乎用不上，可略过
coord_cartesian(xlim = NULL, ylim = NULL, expand = TRUE, default = FALSE, clip = "on")
参数解释:

• xlim, ylim 表示设定x轴和y轴的绘图范围，如果同时设定clip="off"则表示将不绘制在范围外的数据点，通常不进行设置，
  而是后期从标度中更改显示范围
• expand 表示是否将扩展xlim和ylim，默认扩展以绘制可能出现在绘图范围以外的数据
• default 表示是否更改默认坐标系，默认FALSE不更改，TRUE则会变成另一个坐标系

coord_fixed()修改纵横比坐标系

coord_cartesian()为纵横比没有固定的坐标系，表示纵轴和横轴的相对单位长度没有固定，
增加数据，则原图形的比例会变，背景都是正方形格子
而coord_fixed()坐标系纵横比可以设置固定，纵横比可以用参数ratio自定义，背景为矩形格子，
固定纵横比后，无论什么图形，其比例都是一样的，常用于横轴，纵轴都是数字的情况
语法：
coord_fixed(ratio = 1, xlim = NULL, ylim = NULL, expand = TRUE, clip = "on")
参数ratio表示指定纵横比，默认为1表示固定纵横比为1， 纵横比越大，则同样尺寸，其纵轴视觉长度越长

library(ggplot2)
p <- ggplot(mtcars, aes(mpg, wt)) + geom_point()

p + coord_fixed(ratio = 1) # 固定纵横比为1
p + coord_fixed(ratio = 5) # 固定纵横比为5，变高变窄
p + coord_fixed(ratio = 1/5) # 纵横比小于1，变矮变宽
p + coord_fixed(xlim = c(15, 30)) # 默认纵横比为1，设定x轴显示范围为15到30

coord_flip()翻转坐标系

翻转坐标系指翻转笛卡尔坐标的横轴和纵轴位置，翻转后柱形图变成条形图
coord_flip(xlim = NULL, ylim = NULL, expand = TRUE, clip = "on") 内部参数与标准笛卡尔坐标系一样，不用介绍
翻转后横轴为y轴，纵轴为x轴

h <- ggplot(diamonds, aes(carat)) +
  geom_histogram()
h
h + coord_flip() # 翻转坐标系

coord_polar()极坐标投影

能将笛卡尔坐标，
coord_polar(theta = "x", start = 0, direction = 1, clip = "on")
参数解释：

• theta 表示要极坐标化的中心轴，即该轴转化为圆周，另一个轴转化为半径
• direction 表示排列方向，direction=1表示顺时针，direction=-1表示逆时针
• start 表示起始角度，以距离12点针的弧度衡量,具体位置与direction参数有关，
  若direction为1则在顺时针start角度处,若direction为-1则在逆时针start角度处
  极坐标转化比较耗费计算机资源，最好先用rm(list = ls()); gc()清空内存

rm(list = ls())
gc() # 清空内存
library(ggplot2)

pie <- ggplot(mtcars, aes(x = factor(1), fill = factor(cyl))) +
 geom_bar(width = 1)
pie
pie + coord_polar(theta = "x") # x轴极化, x刻度值都一样，所以变成多层圆环，y轴刻度值对应圆环半径
pie + coord_polar(theta = "y") # y轴极化, y轴刻度值对应扇形弧度，x轴长度对应扇形半径
pie + coord_polar(theta = "y", start = pi/6, direction = 1) # 起始位置为距离12点针方向30度，顺时针排列
pie + coord_polar(theta = "y", start = pi/6, direction = -1) # 逆时针排列，起始位置与上面不一样
pie + coord_polar(theta = "y", start = -pi/6, direction = 1) # 起始位置与上面一样，但排列顺序不一样 

风玫瑰图(一种常见的极坐标图形)

rm(list = ls())
gc() # 清空内存
library(ggplot2)
set.seed(42)
small <- diamonds[sample(nrow(diamonds), 1000), ]

ggplot(data=small)+
  geom_bar(aes(x=clarity, fill=cut))+
  coord_polar() +
  scale_fill_brewer(type = "qual", palette = "Set2", direction = -1)

雷达图

ggplot2极坐标转化不能制作雷达图，可以用ggradar包，安装方法devtools::install_github("ricardo-bion/ggradar")
ggradar支持的数据形式与ggplot2有些区别，采用行分类，宽数据最好，好在雷达图的数据量都比较小
ggradar智能化程度非常高，导入适合的数据就能出图，后期美化可以慢慢来

rm(list = ls())
gc() # 清空内存
library(ggradar)

mydata <- matrix(runif(40,0,1),5,8) # 构造数据集，5行8列的矩阵
rownames(mydata) <- LETTERS[1:5] # 大写字母为矩阵行命名
colnames(mydata) <- c("Apple","Google","Facebook","Amozon","Tencent","Alibaba","Baidu","Twitter") # 矩阵列命名
mynewdata<-data.frame(mydata) # 将矩阵转化为数据框

Name <- c("USA","CHN","UK","RUS","JP")
mynewdata <- data.frame(Name,mynewdata) # 增加一列字符串数据
mynewdata
#单序列：
ggradar(mynewdata[2,]) # 以列名为变量，对第2行数据进行绘图，显示各个公司在中国的业务

#多序列：
ggradar(mynewdata) # 对所有行同时作图

coord_trans()变换笛卡尔坐标

原始的笛卡尔坐标上，坐标轴上的刻度比例尺是不变的，而coord_trans轴上刻度比例尺是变化的，
这种坐标系应用很少，但不是没用，
可以将曲线变成直线显示，
如果数据点在某个轴方向的密集程度是变化的，这样不便于观察，可以通过改变比例尺来调节，使数据点集中显示，更加方便观察
语法：
coord_trans(x = "identity", y = "identity", limx = NULL, limy = NULL, clip = "on", xtrans, ytrans)
参数解释：

• x,y 表示指定坐标轴比例尺变换的方式，默认identity不变化

library(ggplot2)

ggplot(diamonds, aes(log10(carat), log10(price))) +
  geom_point() # 正常笛卡尔坐标系

# 通过设置坐标轴标度，使坐标轴比例尺渐变
ggplot(diamonds, aes(carat, price)) +
  geom_point() +
  scale_x_log10() + # 坐标轴刻度对数变换
  scale_y_log10() 

# 采用变换笛卡尔坐标轴，结果与上面一样
ggplot(diamonds, aes(carat, price)) +
  geom_point() +
  coord_trans(x = "log10", y = "log10")

# 线性拟合
d <- subset(diamonds, carat > 0.5)
ggplot(d, aes(carat, price)) +
  geom_point() +
  geom_smooth(method = "lm") +
  coord_trans(x = "log10", y = "log10") # lm线性拟合结果为直线，但变换坐标轴后变成了曲线

ggplot(d, aes(carat, price)) +
  geom_point() +
  geom_smooth(method = "lm") +
  scale_x_log10() +
  scale_y_log10() # 通过调整标度的方式，仍然为直线,点的位置并没有发生改变

df <- data.frame(a = abs(rnorm(26)),letters)
plot <- ggplot(df,aes(a,letters)) + geom_point()

plot + coord_trans(x = "log10") # 对x坐标轴比例尺对数运算
plot + coord_trans(x = "sqrt") # 对x轴坐标轴比例尺开方运算

coord_map()球面投影坐标系

地图投影需要特殊的数据源和很多扩展包，会在其它章节单独演示

scale_xxx()标度调整

facet_xxx()分面系统

Guides图例与增加坐标轴

themes主题系统