在ggplot2的起点和终点之间插入曲线

Question

我想创建一个可以在 ggplot2 中创建的类似 sankey 的图，其中我的起点和终点位置之间有曲线。目前，我的数据如下所示：

df <- data.frame(Line = rep(letters[1:4], 2),
                 Location = rep(c("Start", "End"), each=4),
                 X = rep(c(1, 10), each = 4),
                 Y = c(c(1,3, 5, 15), c(9,12, 14, 6)),
                 stringsAsFactors = F)

例如：

  Line Location  X Y
1    a    Start  1 1
2    a      End 10 9

并创建一个看起来像这样的图：

library(ggplot2)
ggplot(df) +
  geom_path(aes(x= X, y= Y, group = Line))

我希望看到这样的数据：

这是设置数据的另一个选项：

df2 <- data.frame(Line = letters[1:4],
                  Start.X= rep(1, 4),
                  Start.Y = c(1,3,5,15),
                  End.X = rep(10, 4),
                  End.Y = c(9,12,14,6))

例如：

  Line Start.X Start.Y End.X End.Y
1    a       1       1    10     9

我可以找到如何将曲线添加到基础 R 图形的示例，但这些示例并未演示如何获取中间点的数据框以绘制该曲线。我更喜欢使用dplyr 进行数据操作。我想这将需要一个 for 循环来构建一个插值表。

这些示例相似，但不会产生 s 形曲线：

Plotting lines on map - gcIntermediate

http://flowingdata.com/2011/05/11/how-to-map-connections-with-great-circles/

提前谢谢你！

Answer 1

下面的代码通过逻辑函数创建曲线。您可以使用您喜欢的任何功能，但这是主要思想。我应该注意，除了图形目的之外，用 2 个点创建一条曲线是个坏主意。它暗示数据显示了某种类型的关系，而实际上并不暗示这种关系。

df <- data.frame(Line = rep(letters[1:4], 2),
                 Location = rep(c("Start", "End"), each=4),
                 X = rep(c(1, 10), each = 4),
                 Y = c(c(1,3, 5, 15), c(9,12, 14, 6)),
                 stringsAsFactors = F)

# logistic function for curved lines
logistic = function(x, y, midpoint = mean(x)) {
  ry = range(y)
  if (y[1] < y[2]) {
    sign = 2
  } else {
    sign = -2
  }
  steepness = sign*diff(range(x)) / diff(ry)
  out = (ry[2] - ry[1]) / (1 + exp(-steepness * (x - midpoint))) + ry[1]
  return(out)
}

# an example
x = c(1, 10)
y = c(1, 9)
xnew = seq(1, 10, .5)
ynew = logistic(xnew, y)
plot(x, y, type = 'b', bty = 'n', las = 1)
lines(xnew, ynew, col = 2, type = 'b')

# applying the function to your example
xnew = seq(min(df$X), max(df$X), .1) # new x grid
m = matrix(NA, length(xnew), 4) # matrix to store results

uniq = unique(df$Line) # loop over all unique values in df$Line
for (i in seq_along(uniq)) {
  m[, i] = logistic(xnew, df$Y[df$Line == uniq[i]])
}
# base R plot
matplot(xnew, m, type = 'b', las = 1, bty = 'n', pch = 1)

# put stuff in a dataframe for ggplot
df2 = data.frame(x = rep(xnew, ncol(m)), 
                 y = c(m), 
                 group = factor(rep(1:ncol(m), each = nrow(m))))

library(ggplot2)
ggplot(df) +
  geom_path(aes(x= X, y= Y, group = Line, color = Line)) +
  geom_line(data = df2, aes(x = x, y = y, group = group, color = group))