使用R的plotly绘制带有树状图的聚类热图

Question

我正在按照这个例子使用R的plotly创建带有树形图的聚类热图。以下是示例：

library(ggplot2)
library(ggdendro)
library(plotly)

#dendogram data
x <- as.matrix(scale(mtcars))
dd.col <- as.dendrogram(hclust(dist(x)))
dd.row <- as.dendrogram(hclust(dist(t(x))))
dx <- dendro_data(dd.row)
dy <- dendro_data(dd.col)

# helper function for creating dendograms
ggdend <- function(df) {
  ggplot() +
    geom_segment(data = df, aes(x=x, y=y, xend=xend, yend=yend)) +
    labs(x = "", y = "") + theme_minimal() +
    theme(axis.text = element_blank(), axis.ticks = element_blank(),
          panel.grid = element_blank())
}

# x/y dendograms
px <- ggdend(dx$segments)
py <- ggdend(dy$segments) + coord_flip()

# heatmap
col.ord <- order.dendrogram(dd.col)
row.ord <- order.dendrogram(dd.row)
xx <- scale(mtcars)[col.ord, row.ord]
xx_names <- attr(xx, "dimnames")
df <- as.data.frame(xx)
colnames(df) <- xx_names[[2]]
df$car <- xx_names[[1]]
df$car <- with(df, factor(car, levels=car, ordered=TRUE))
mdf <- reshape2::melt(df, id.vars="car")
p <- ggplot(mdf, aes(x = variable, y = car)) + geom_tile(aes(fill = value))

mat <- matrix(unlist(dplyr::select(df,-car)),nrow=nrow(df))
colnames(mat) <- colnames(df)[1:ncol(df)-1]
rownames(mat) <- rownames(df)

# hide axis ticks and grid lines
eaxis <- list(
  showticklabels = FALSE,
  showgrid = FALSE,
  zeroline = FALSE
)

p_empty <- plot_ly(filename="r-docs/dendrogram") %>%
  # note that margin applies to entire plot, so we can
  # add it here to make tick labels more readable
  layout(margin = list(l = 200),
         xaxis = eaxis,
         yaxis = eaxis)

subplot(px, p_empty, p, py, nrows = 2, margin = 0.01)

这将会得到：

我稍微修改了一下代码，因为在我的情况下使用plotly生成的热图比ggplot更快，所以我这么做：

heatmap.plotly <- plot_ly() %>% add_heatmap(z=~mat,x=factor(colnames(mat),lev=colnames(mat)),y=factor(rownames(mat),lev=rownames(mat)))

然后：

subplot(px, p_empty, heatmap.plotly, py, nrows = 2, margin = 0.01)

该代码将生成以下内容：

我的问题是：

1. 如何避免热力图的行和列标签被切断？这在两个图中都出现了。

2. 第二张图中着色器的标签更改为“mat”，有什么办法可以防止这种情况发生？

3. 如何更改热力图和树状图之间的边距？

- user1701545

Answer 1

使用Plotly制作完全工作的聚类热图并不像一开始看起来那么简单。幸运的是，有一个名为heatmaply的R包可以做到这一点。您可以在在线文档中看到许多功能示例。

例如：

install.packages("ggplot2")
install.packages("plotly")
install.packages("heatmaply")

library(heatmaply)
heatmaply(scale(mtcars), k_row = 3, k_col = 2)

这个图是完全交互式的（从热力图和树状图都可以）。请注意，它使用dendextend（ggdendro的更发展版本，例如也可以考虑分支颜色/线型/线宽）。

具体来说，设置树状图的边距是一个开放的问题（刚刚提出），但这可能很快得到解决。

- Tal Galili

---

感谢@Tal Galili。heatmaply看起来很棒。有没有办法创建一个heatmapr对象，其中cellnote是字符矩阵而不是数字？目的是悬停在单元格上将显示文本信息，除了行和列标签之外（例如，如果这是基因表达式按样本的热图，则希望显示基因的描述、其访问等）。我尝试将这样的字符矩阵传递给cellnote，但它会崩溃。有什么解决方案吗？ - user1701545

另外，我尝试将ggdend对象传递给heatmapr中的Rowv和Colv，但它们没有显示出来。 - user1701545

嗨，@user1701545。 (1) 关于cellnote，这是个有趣的想法。请创建一个小的自包含示例，并提交一个问题供我们查看 https://github.com/talgalili/heatmaply/issues (2) 你应该将一个常规的树状图（也许使用dendextend::color_branches进行修改）传递给Rowv和Colv。所有ggdend操作都在函数内完成。 - Tal Galili

控制热图和树状图的比例问题已于今天早些时候解决。请参见以下示例：https://github.com/talgalili/heatmaply/issues/63#issuecomment-299473545 - Tal Galili

Answer 2

我如何获取热力图的行和列标签，以免像两个图表中一样被截断？尝试在生成图表后设置margin。

sply <- subplot(px, p_empty, heatmap.plotly, py, nrows = 2)
sply <- layout(sply,
               margin = list(l = 150,
                             r = 0,
                             b = 50,
                             t = 0
                            )
               )

第二幅图的标签被更改为“mat”。有任何防止这种情况的想法吗？ 没有防止这种情况的想法，但您可以覆盖标签。

sply$x$data[[3]]$colorbar$title <- 'mat'

我该如何修改热图和树状图之间的边距？

您可以为每个子图的每个轴指定域。 yaxis 对应于左上角的绘图，yaxis2 对应于紧挨着它的右侧的绘图，以此类推。

增加距离比减小距离效果更好。

sply <- layout(sply,
               yaxis = list(domain=c(0.47, 1)),
               xaxis = list(domain=c(0, 0.5)),
               xaxis3 = list(domain=c(0, 0.5)),
               xaxis4 = list(domain=c(0.5, 1)),
               )

---

pl <- subplot(px, p_empty, p, py, nrows = 2)
heatmap.plotly <- plot_ly() %>% add_heatmap(z=~mat,x=factor(colnames(mat),lev=colnames(mat)),y=factor(rownames(mat),lev=rownames(mat)))
sply <- subplot(px, p_empty, heatmap.plotly, py, nrows = 2)
sply$x$data[[3]]$colorbar$title <- 'mat'
sply <- layout(sply,
               yaxis = list(domain=c(0.47, 1)),
               xaxis = list(domain=c(0, 0.5)),
               xaxis3 = list(domain=c(0, 0.5)),
               xaxis4 = list(domain=c(0.5, 1)),
               margin = list(l = 150,
                             r = 0,
                             b = 50,
                             t = 0
                             )


               )

sply

- Maximilian Peters

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我会使用colorbar(sply, title = "mat")而不是直接访问plotly对象中的字段，因为该接口有些容易发生变化。 - alan ocallaghan