每个方面一个功能

Question

我可以在 ggplot2 中绘制一个函数，如下所示：

library(ggplot2)
ggplot(data.frame(x=0), aes(x)) + geom_function(fun = sin) + xlim(c(-5,5))

我可以使用 ggplot2 的 facetting 为多个函数绘制绘图，每个 facet 一个吗？ （例如 sin 和 cos）

Answer 1

如果您使用指定的分面变量为每一层提供自己的数据，那么您实际上可以通过该函数进行分面：

library(ggplot2) # using ggplot2 3.3.5
ggplot(data.frame(x=0), aes(x)) + 
  geom_function(fun = sin, data = data.frame(x = -5:5, fun_name = "sin")) +
  geom_function(fun = cos, data = data.frame(x = -5:5, fun_name = "cos")) +
  facet_wrap(~fun_name)
  

Answer 2

...乐趣不是一种审美 ...你可以做到:)

这有点矫枉过正，但只是快速演示通过修改 Geoms 和 Stats 可以实现什么。下面是一个快速的 hack，我引用了很多丑陋的 :::，如果你能正确打包它，你就不会这样做。此外，这显然没有在许多用例上进行适当的测试。代码中还有几个 cmets。

这很……有趣:)

df <- data.frame(x = 0, fun = c("sin", "cos", "tan", "mean"))

ggplot(df, aes(x)) +
  stat_function2(aes(fun = fun)) +
  xlim(c(-5,5)) +
  facet_wrap(~fun, scales = "free_y")

修改 Geom 和 Stat - StatFunction2

StatFunction2 <- ggproto(NULL, StatFunction)
## removing fun from the arguments
StatFunction2$compute_group <- function (data, scales, xlim = NULL, n = 101, args = list()) 
{
  if (is.null(scales$x)) {
    ## need to change that here a bit
    range <- rlang::`%||%`(xlim, c(0, 1))
    xseq <- seq(range[1], range[2], length.out = n)
    x_trans <- xseq
  }
  else {
    ## same same
    range <- rlang::`%||%`(xlim, scales$x$dimension())
    xseq <- seq(range[1], range[2], length.out = n)
    if (scales$x$is_discrete()) {
      x_trans <- xseq
    }
    else {
      x_trans <- scales$x$trans$inverse(xseq)
    }
  }
  ## get the function, this is the trick :)
  fun <- unique(data$fun)
  if (plyr::is.formula(fun)) 
    fun <- as_function(fun)
  y_out <- do.call(fun, c(list(quote(x_trans)), args))
  if (!is.null(scales$y) && !scales$y$is_discrete()) {
    y_out <- scales$y$trans$transform(y_out)
  }
  ggplot2:::new_data_frame(list(x = xseq, y = y_out))
}
## update stat_function - remove fun argument and reference new geom_function2
stat_function2 <- function (mapping = NULL, data = NULL, geom = "function2", position = "identity", 
                            ..., fun, xlim = NULL, n = 101, args = list(), na.rm = FALSE, 
                            show.legend = NA, inherit.aes = TRUE) 
{
  if (is.null(data)) {
    ### those ::: are just for to make it work here
    data <- ggplot2:::ensure_nonempty_data
  }
  layer(data = data, mapping = mapping, stat = StatFunction2, 
        geom = geom, position = position, show.legend = show.legend, 
        ## fun needs to be removed here too.
        inherit.aes = inherit.aes, params = list(n = n, 
                                                 args = args, na.rm = na.rm, xlim = xlim, ...))
}
## This is the correct way to create copies (children) of ggproto objects
## see https://stackoverflow.com/a/70637511/7941188
GeomFunction2 <- ggproto(NULL, GeomFunction)
## change the required aesthetics - this removes the warning that aesthetics are not known
GeomFunction2$required_aes <- c("x", "y", "fun")
## update the corresponding geom (two locations in this function definition)
geom_function2 <- function (mapping = NULL, data = NULL, stat = "function2", position = "identity", 
                            ..., na.rm = FALSE, show.legend = NA, inherit.aes = TRUE) 
{
  if (is.null(data)) {
    data <- ensure_nonempty_data
  }
  layer(data = data, mapping = mapping, stat = stat, geom = GeomFunction2, 
        position = position, show.legend = show.legend, inherit.aes = inherit.aes, 
        params = list(na.rm = na.rm, ...))
}

Answer 3

因为fun= 不是美学，我认为你不能在它上面刻画。但是，您可以使用 patchwork 包进行仿造。

library(ggplot2)
gsin <- ggplot(data.frame(x=0), aes(x)) +
  geom_function(fun = sin) +
  xlim(c(-5,5)) +
  labs(title = "sin()")
gtan <- ggplot(data.frame(x=0), aes(x)) +
  geom_function(fun = tan) +
  xlim(c(-5,5)) +
  labs(title = "tan()")
gsin + gtan

如果您更喜欢ggplot2 分面的“外观”，您可以选择此方法：

gsin <- ggplot(data.frame(x=0, fun="sin"), aes(x)) +
  facet_wrap(~fun) +
  geom_function(fun = sin) +
  xlim(c(-5,5))
gtan <- ggplot(data.frame(x=0, fun="tan"), aes(x)) +
  facet_wrap(~fun) +
  geom_function(fun = tan) +
  xlim(c(-5,5))
gsin + gtan

到目前为止，所有这些都具有facet_*(scales="free_y") 的效果（因为我们修复了xlim(.)）。如果你想更接近地模拟 faceting，你需要控制所有 facet 的限制：

ylims <- c(-1, 1)
gsin <- ggplot(data.frame(x=0, fun="sin"), aes(x)) +
  facet_wrap(~fun) +
  geom_function(fun = sin) +
  xlim(c(-5,5)) +
  scale_y_continuous(limits = ylims)
gtan <- ggplot(data.frame(x=0, fun="tan"), aes(x)) +
  facet_wrap(~fun) +
  geom_function(fun = tan) +
  xlim(c(-5,5)) +
  scale_y_continuous(name = NULL, guide = NULL, limits = ylims)
gsin + gtan
# Warning: Removed 22 row(s) containing missing values (geom_path).

从技术上讲，您不需要在这里设置所有的 y 限制，但是...除非您知道确定不受约束的 y 轴的限制会是你所需要的，它们可能会稍微偏离。例如，如果您将初始函数（在快速破解中）更改为 2*sin(x) 但忘记更新剩余构面的 y 限制，那么您的绘图将是谎言。最好在单个位置 (ylims <- ...) 设置限制并在 所有 图中引用。