【问题标题】:ggplot: percentile lines by group automationggplot:按组自动化的百分位线
【发布时间】:2016-08-04 18:57:46
【问题描述】:

我发现 dplyr %>% 运算符对简单的 ggplot2 转换很有帮助(无需诉诸 ggproto,这是 ggplot2 extensions 所必需的),例如

library(ggplot2)
library(scales)
library(dplyr)

gg.histo.pct.by.group <- function(g, ...) {
  g + 
    geom_histogram(aes(y=unlist(lapply(unique(..group..), function(grp) ..count..[..group..==grp] / sum(..count..[..group..==grp])))), ...) +
    scale_y_continuous(labels = percent) + 
    ylab("% of total count by group")
}

data = diamonds %>% select(carat, color) %>% filter(color %in% c('H', 'D'))

g = ggplot(data, aes(carat, fill=color)) %>% 
  gg.histo.pct.by.group(binwidth=0.5, position="dodge")

在这些类型的图表中添加一些带有标签的百分位线是很常见的,例如,

这样做的一种剪切和粘贴方式是

facts = data %>% 
  group_by(color) %>% 
  summarize(
    p50=quantile(carat, 0.5, na.rm=T), 
    p90=quantile(carat, 0.9, na.rm=T)
  )

ymax = ggplot_build(g)$panel$ranges[[1]]$y.range[2]

g +
  geom_vline(data=facts, aes(xintercept=p50, color=color), linetype="dashed", size=1) +
  geom_vline(data=facts, aes(xintercept=p90, color=color), linetype="dashed", size=1) +
  geom_text(data=facts, aes(x=p50, label=paste("p50=", p50), y=ymax, color=color), vjust=1.5, hjust=1, size=4, angle=90) +
  geom_text(data=facts, aes(x=p90, label=paste("p90=", p90), y=ymax, color=color), vjust=1.5, hjust=1, size=4, angle=90)

我很想将其封装成类似 g %&gt;% gg.percentile.x(c(.5, .9)) 的东西,但我还没有找到一种将 aes_aes_string 的使用与图中分组列的发现结合起来的好方法对象以正确计算百分位数。我将不胜感激。

【问题讨论】:

    标签: r ggplot2 ggproto


    【解决方案1】:

    我认为创建所需情节的最有效方法包括三个步骤:

    1. 编写两个单独的简单统计数据(在https://cran.r-project.org/web/packages/ggplot2/vignettes/extending-ggplot2.html创建新统计数据部分之后):一个用于在百分位位置添加垂直线,另一个用于添加文本标签;
    2. 根据需要将刚刚写入的统计信息与参数组合到所需的统计信息中;
    3. 使用工作成果。

    所以答案也包括三个部分。

    第 1 部分。在百分位位置添加垂直线的统计数据应根据 x 轴中的数据计算这些值,并以适当的格式返回结果。代码如下:

    library(ggplot2)
    
    StatPercentileX <- ggproto("StatPercentileX", Stat,
      compute_group = function(data, scales, probs) {
        percentiles <- quantile(data$x, probs=probs)
        data.frame(xintercept=percentiles)
        },
      required_aes = c("x")
    )
    
    stat_percentile_x <- function(mapping = NULL, data = NULL, geom = "vline",
                                  position = "identity", na.rm = FALSE,
                                  show.legend = NA, inherit.aes = TRUE, ...) {
      layer(
        stat = StatPercentileX, data = data, mapping = mapping, geom = geom, 
        position = position, show.legend = show.legend, inherit.aes = inherit.aes,
        params = list(na.rm = na.rm, ...)
      )
    }
    

    添加文本标签的统计信息也是如此(默认位置在图的顶部):

    StatPercentileXLabels <- ggproto("StatPercentileXLabels", Stat,
      compute_group = function(data, scales, probs) {
        percentiles <- quantile(data$x, probs=probs)
        data.frame(x=percentiles, y=Inf,
                   label=paste0("p", probs*100, ": ",
                                round(percentiles, digits=3)))
        },
      required_aes = c("x")
    )
    
    stat_percentile_xlab <- function(mapping = NULL, data = NULL, geom = "text",
                                         position = "identity", na.rm = FALSE,
                                         show.legend = NA, inherit.aes = TRUE, ...) {
      layer(
        stat = StatPercentileXLabels, data = data, mapping = mapping, geom = geom, 
        position = position, show.legend = show.legend, inherit.aes = inherit.aes,
        params = list(na.rm = na.rm, ...)
      )
    }
    

    我们已经有了非常强大的工具,可以以ggplot2 可以提供的任何方式使用(着色、分组、刻面等)。例如:

    set.seed(1401)
    plot_points <- data.frame(x_val=runif(100), y_val=runif(100),
                              g=sample(1:2, 100, replace=TRUE))
    ggplot(plot_points, aes(x=x_val, y=y_val)) +
      geom_point() +
      stat_percentile_x(probs=c(0.25, 0.5, 0.75), linetype=2) +
      stat_percentile_xlab(probs=c(0.25, 0.5, 0.75), hjust=1, vjust=1.5, angle=90) +
      facet_wrap(~g)
    # ggsave("Example_stat_percentile.png", width=10, height=5, units="in")
    

    第 2 部分 尽管为线条和文本标签保留单独的层似乎很自然(尽管计算两次百分位数的计算效率有点低)每次添加两个层非常冗长。特别是对于这个ggplot2 有简单的组合层的方法:将它们放在作为结果函数调用的列表中。代码如下:

    stat_percentile_x_wlabels <- function(probs=c(0.25, 0.5, 0.75)) {
      list(
        stat_percentile_x(probs=probs, linetype=2),
        stat_percentile_xlab(probs=probs, hjust=1, vjust=1.5, angle=90)
      )
    }
    

    使用此功能,可以通过以下命令重现之前的示例:

    ggplot(plot_points, aes(x=x_val, y=y_val)) +
      geom_point() +
      stat_percentile_x_wlabels() +
      facet_wrap(~g)
    

    请注意,stat_percentile_x_wlabels 采用所需百分位数的概率,然后将其传递给quantile 函数。这是指定它们的地方。

    第 3 部分再次使用组合层的想法,您的问题中的情节可以重现如下:

    library(scales)
    library(dplyr)
    
    geom_histo_pct_by_group <- function() {
      list(geom_histogram(aes(y=unlist(lapply(unique(..group..),
                                              function(grp) {
                                                ..count..[..group..==grp] /
                                                  sum(..count..[..group..==grp])
                                                }))),
                          binwidth=0.5, position="dodge"),
             scale_y_continuous(labels = percent),
             ylab("% of total count by group")
           )
    }
    
    data = diamonds %>% select(carat, color) %>% filter(color %in% c('H', 'D'))
    
    ggplot(data, aes(carat, fill=color, colour=color)) +
      geom_histo_pct_by_group() +
      stat_percentile_x_wlabels(probs=c(0.5, 0.9))
    # ggsave("Question_plot.png", width=10, height=6, unit="in")
    

    备注

    1. 此处解决此问题的方式允许使用百分位线和标签构建更复杂的图;

    2. 通过在适当的位置将x 更改为y(反之亦然)、vline 更改为hlinexintercept 更改为yintercept,我们可以为来自 y 的数据定义相同的统计信息-轴;

    3. 当然,如果您喜欢使用%&gt;% 而不是ggplot2+,您可以像在有问题的帖子中那样将定义的统计信息包装在函数中。我个人不建议这样做,因为它违反了ggplot2 的标准用法。

    【讨论】:

    • 优秀的答案。我不知道list() 功能。
    【解决方案2】:

    我把你的例子放到一个函数中。您可以在fact data.frame 中剖析非标准评估。 (注意:我不喜欢将data.frame命名为data,所以在示例中将其更改为mydata)。

    mydata = diamonds %>% select(carat, color) %>% filter(color %in% c('H', 'D'))
    
    myFun <- function(df, X, col, bw, ...) {
    
      facts <- df %>% 
        group_by_(col) %>% 
        summarize_(
          p50= lazyeval::interp(~ quantile(var, 0.5, na.rm=TRUE), var = as.name(X)),
          p90= lazyeval::interp(~ quantile(var, 0.9, na.rm=TRUE), var = as.name(X))
        )
    
      gp <- ggplot(df, aes_string(x = X, fill = col)) + 
              geom_histogram( position="dodge", binwidth = bw, aes(y=unlist(lapply(unique(..group..), function(grp) ..count..[..group..==grp] / sum(..count..[..group..==grp])))), ...) +
              scale_y_continuous(labels = percent) + ylab("% of total count by group")
    
    #  ymax = ggplot_build(g)$panel$ranges[[1]]$y.range[2] #doesnt work
      ymax = max(ggplot_build(g)$data[[1]]$ymax)
    
      gp + aes_string(color = col) +
        geom_vline(data=facts, aes_string(xintercept="p50", color = col), linetype="dashed", size=1) +
        geom_vline(data=facts, aes_string(xintercept="p90", color = col), linetype="dashed", size=1) +
        geom_text(data=facts, aes(x=p50, label=paste("p50=", p50), y=ymax), vjust=1.5, hjust=1, size=4, angle=90) +
        geom_text(data=facts, aes(x=p90, label=paste("p90=", p90), y=ymax), vjust=1.5, hjust=1, size=4, angle=90)
    }
    
    myFun(df = mydata, X = "carat", col = "color", bw = 0.5)
    

    如果您不想在函数调用中为变量加上引号,另一个提示是在函数的开头设置变量,通过 answer

    myOtherFun <- function(data, var1, var2, ...) { 
      #Value instead of string
      internal.var1 <- eval(substitute(var1), data, parent.frame()) 
      internal.var2 <- eval(substitute(var2), data, parent.frame())
      ggplot(data, aes(x = internal.var1, y = internal.var2)) + geom_point()
    }
    
    myOtherFun(mtcars, mpg, hp)   #note: mpg and hp aren't in quotes
    ggplot(mtcars, aes(x = mpg, y = hp)) + geom_point()  #same result
    

    【讨论】:

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