使用ggplot2制作并列图表

Question

我想使用ggplot2包将两个图并排放置，即相当于执行par(mfrow=c(1,2))命令。

例如，我希望以下两个图像能够并排显示，并具有相同的比例。

x <- rnorm(100)
eps <- rnorm(100,0,.2)
qplot(x,3*x+eps)
qplot(x,2*x+eps)

我需要把它们放在同一个数据框中吗？

qplot(displ, hwy, data=mpg, facets = . ~ year) + geom_smooth()

- Christopher DuBois

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我觉得你也许可以用lattice来做这个。ggplot2是严格要求吗？ - JD Long

不行。但是我已经花时间调整了qplots，让它变成我喜欢的样子。 :-) 我还在尝试使用ggplot进行实验。 - Christopher DuBois

请查看https://dev59.com/Z1wZ5IYBdhLWcg3wJ9Yp。 - Boern

有关详细信息，请参阅 egg 包 的文档：在页面上布置多个图形。 - Henrik

对于任何超出最基本绘图的需求，您应该使用ggplot而不是qplot。 - Dan Tarr

Answer 1

如何将ggplot图像并排显示或者放在一个网格上

gridExtra包中的函数grid.arrange()可以结合多个图形展示；通过这个函数，你可以将两个图像并排显示。

require(gridExtra)
plot1 <- qplot(1)
plot2 <- qplot(1)
grid.arrange(plot1, plot2, ncol=2)

当两个图表不基于相同的数据时，这很有用，例如如果您想绘制不同的变量而不使用reshape()。

这将作为副作用来绘制输出。要将副作用打印到文件中，请指定设备驱动程序（例如pdf，png等），例如：

pdf("foo.pdf")
grid.arrange(plot1, plot2)
dev.off()

或者，使用arrangeGrob()与ggsave()结合使用,

ggsave("foo.pdf", arrangeGrob(plot1, plot2))

这相当于使用par(mfrow = c(1,2))制作两个不同的图。这不仅节省了排列数据的时间，而且在您想要两个不同的图时是必要的。

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附录：使用面板

对于为不同组制作类似的图形，面板非常有用。如下所述，在许多回答中都指出了这一点，但我想通过等同于上述图形的示例来强调这种方法。

mydata <- data.frame(myGroup = c('a', 'b'), myX = c(1,1))

qplot(data = mydata, 
    x = myX, 
    facets = ~myGroup)

ggplot(data = mydata) + 
    geom_bar(aes(myX)) + 
    facet_wrap(~myGroup)

更新

值得一提的是，cowplot包中的plot_grid函数可以作为grid.arrange的替代品。请参考@claus-wilke在下面的回答以及此vignette获取等效方法；但是该函数允许基于此vignette对图形位置和大小进行更细致的控制。

- David LeBauer

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当我使用ggplot对象运行您的代码时，sidebysideplot为空。如果您想将输出保存到文件中，请使用gridArrange。请参阅https://dev59.com/u2Qn5IYBdhLWcg3wJ0UO - Jim

@Jim 谢谢你指出这一点。我已经修改了我的答案。如果还有任何问题，请告诉我。 - David LeBauer

现在grid.aarange已被弃用了吗？ - Atticus29

?grid.arrange 让我想到这个函数现在被称为 arrangeGrob。我通过 a <- arrangeGrob(p1, p2) 然后 print(a) 实现了我想做的事情。 - blakeoft

@blakeoft 你看过例子了吗？grid.arrange仍然是一个有效的、未被弃用的函数。你尝试使用这个函数了吗？如果没有，那么发生了什么，如果不是你期望的结果呢？ - David LeBauer

Answer 2

< p >使用基于 grid.arrange 的解决方案的一个缺点是，它们使得在图中用字母（A、B 等）标记绘图变得困难，因为大多数期刊都要求这样做。< /p > < p >我编写了 cowplot 包来解决这个问题（以及其他一些问题），具体来说是使用函数 plot_grid()：< /p >

library(cowplot)

iris1 <- ggplot(iris, aes(x = Species, y = Sepal.Length)) +
  geom_boxplot() + theme_bw()

iris2 <- ggplot(iris, aes(x = Sepal.Length, fill = Species)) +
  geom_density(alpha = 0.7) + theme_bw() +
  theme(legend.position = c(0.8, 0.8))

plot_grid(iris1, iris2, labels = "AUTO")

plot_grid() 返回的对象是另一个 ggplot2 对象，您可以像往常一样使用 ggsave() 将其保存：

p <- plot_grid(iris1, iris2, labels = "AUTO")
ggsave("plot.pdf", p)

另外，您可以使用cowplot函数save_plot()，它是对ggsave()的轻量级包装，使得获取合并图的正确尺寸变得更加容易，例如：

p <- plot_grid(iris1, iris2, labels = "AUTO")
save_plot("plot.pdf", p, ncol = 2)

（ncol = 2参数告诉save_plot()有两个并排的图，save_plot()使保存的图像宽度加倍。）

有关如何在网格中排列图形的更深入描述，请参见this vignette. 还有一篇解释如何制作具有shared legend.的图例的vignette。

一个常见的困惑点是cowplot包更改了默认的ggplot2主题。该包的行为方式是这样的，因为它最初是为内部实验室使用而编写的，我们从不使用默认主题。如果这会引起问题，您可以使用以下三种方法之一来解决它们：

1. 为每个图手动设置主题。我认为始终为每个图指定特定的主题是一个好习惯，就像我在上面的示例中使用+ theme_bw()一样。如果您指定了特定的主题，则默认主题无关紧要。

2. 将默认主题恢复为ggplot2默认主题。 您可以使用一行代码完成此操作：

theme_set(theme_gray())

3. 不需要加载cowplot包就能使用其函数。您也可以不调用library(cowplot)或require(cowplot)，而是通过在函数前加上cowplot::来调用cowplot函数。例如，使用ggplot2默认主题的上述示例将变为：

## Commented out, we don't call this
# library(cowplot)

iris1 <- ggplot(iris, aes(x = Species, y = Sepal.Length)) +
  geom_boxplot()

iris2 <- ggplot(iris, aes(x = Sepal.Length, fill = Species)) +
  geom_density(alpha = 0.7) +
  theme(legend.position = c(0.8, 0.8))

cowplot::plot_grid(iris1, iris2, labels = "AUTO")

更新:

• 从cowplot 1.0版本开始，默认的ggplot2主题不再更改。
• 从ggplot2 3.0.0版本开始，图表可以直接标记，例如请参见这里。

- Claus Wilke

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在输出中，cowplot是否删除了两个图的背景主题？有没有其他替代方案？ - VAR121

使用这个软件包，是否可以让所有图表具有相同的y轴刻度？ - Herman Toothrot

你需要手动设置y轴的比例尺来匹配。或者考虑使用分面。 - Claus Wilke

你可以在使用grid.arrange()之前为每个图设置ggtitle()吗？ - Seanosapien

有没有办法使用plot_grid()指定面板大小？我刚试过使用它，但它压缩了我的图像。也许在使用plot_grid()之前需要指定ggplot图像的大小？ - David Ireland

Answer 3

使用patchwork包，您可以简单地使用+运算符：

library(ggplot2)
library(patchwork)

p1 <- ggplot(mtcars) + geom_point(aes(mpg, disp))
p2 <- ggplot(mtcars) + geom_boxplot(aes(gear, disp, group = gear))


p1 + p2

其他运算符包括/，可以将图形堆叠并放置在一起，()用于分组元素。例如，您可以使用(p1 | p2 | p3) /p来配置一个由3个图形组成的顶部行和一个图形组成的底部行。更多示例请参见软件说明文档。

- Deena

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Patchwork是图形布局包领域的一个很棒的补充。谢谢！ - Magnus

这些年来，我使用过大多数其他解决方案，不得不说这个答案（patchwork）是我迄今为止最喜欢的。 - Paul 'Joey' McMurdie

Answer 4

你可以使用Winston Chang的R菜谱中的以下multiplot函数。

multiplot(plot1, plot2, cols=2)

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multiplot <- function(..., plotlist=NULL, cols) {
    require(grid)

    # Make a list from the ... arguments and plotlist
    plots <- c(list(...), plotlist)

    numPlots = length(plots)

    # Make the panel
    plotCols = cols                          # Number of columns of plots
    plotRows = ceiling(numPlots/plotCols) # Number of rows needed, calculated from # of cols

    # Set up the page
    grid.newpage()
    pushViewport(viewport(layout = grid.layout(plotRows, plotCols)))
    vplayout <- function(x, y)
        viewport(layout.pos.row = x, layout.pos.col = y)

    # Make each plot, in the correct location
    for (i in 1:numPlots) {
        curRow = ceiling(i/plotCols)
        curCol = (i-1) %% plotCols + 1
        print(plots[[i]], vp = vplayout(curRow, curCol ))
    }

}

- David LeBauer

Answer 5

是的，我认为您需要适当地安排数据。一种方法是这样的：

X <- data.frame(x=rep(x,2),
                y=c(3*x+eps, 2*x+eps),
                case=rep(c("first","second"), each=100))

qplot(x, y, data=X, facets = . ~ case) + geom_smooth()

我相信plyr或reshape中有更好的技巧 - 我还没有完全掌握Hadley开发的所有这些强大的包。

- Dirk Eddelbuettel

Answer 6

使用reshape包，您可以像这样操作。

library(ggplot2)
wide <- data.frame(x = rnorm(100), eps = rnorm(100, 0, .2))
wide$first <- with(wide, 3 * x + eps)
wide$second <- with(wide, 2 * x + eps)
long <- melt(wide, id.vars = c("x", "eps"))
ggplot(long, aes(x = x, y = value)) + geom_smooth() + geom_point() + facet_grid(.~ variable)

- Thierry

Answer 7

还有值得一提的多面板图包。请参阅此答案。

library(ggplot2)
theme_set(theme_bw())

q1 <- ggplot(mtcars) + geom_point(aes(mpg, disp))
q2 <- ggplot(mtcars) + geom_boxplot(aes(gear, disp, group = gear))
q3 <- ggplot(mtcars) + geom_smooth(aes(disp, qsec))
q4 <- ggplot(mtcars) + geom_bar(aes(carb))

library(magrittr)
library(multipanelfigure)
figure1 <- multi_panel_figure(columns = 2, rows = 2, panel_label_type = "none")
# show the layout
figure1

figure1 %<>%
  fill_panel(q1, column = 1, row = 1) %<>%
  fill_panel(q2, column = 2, row = 1) %<>%
  fill_panel(q3, column = 1, row = 2) %<>%
  fill_panel(q4, column = 2, row = 2)
figure1

# complex layout
figure2 <- multi_panel_figure(columns = 3, rows = 3, panel_label_type = "upper-roman")
figure2

figure2 %<>%
  fill_panel(q1, column = 1:2, row = 1) %<>%
  fill_panel(q2, column = 3, row = 1) %<>%
  fill_panel(q3, column = 1, row = 2) %<>%
  fill_panel(q4, column = 2:3, row = 2:3)
figure2

由reprex包（v0.2.0.9000）于2018-07-06创建。

- Tung

Answer 8

ggplot2基于网格图形(grid graphics)开发，该系统为在页面上布置绘图提供了一个不同的系统。与par(mfrow...)命令不同，网格对象（称为grobs）不一定立即绘制，而可以作为常规R对象进行存储和操作，然后再转换为图形输出。这比基本图形的现在就绘制模型具有更大的灵活性，但策略必须有所不同。

我编写了grid.arrange()以提供一个简单的界面，尽可能接近par(mfrow)。在最简单的形式中，代码如下：

library(ggplot2)
x <- rnorm(100)
eps <- rnorm(100,0,.2)
p1 <- qplot(x,3*x+eps)
p2 <- qplot(x,2*x+eps)

library(gridExtra)
grid.arrange(p1, p2, ncol = 2)

更多选项详见这个文档。

一个普遍的抱怨是绘图不一定对齐，比如当它们具有不同大小的轴标签时，但这是设计意图： grid.arrange不会特别处理ggplot2对象，并将其与其他grobs（例如lattice plots）视为相等。它只是在矩形布局中放置grobs。

对于ggplot2对象的特殊情况，我写了另一个函数ggarrange，具有类似的接口，它尝试对齐图形面板（包括分面图），并在用户定义的条件下尝试保持纵横比。

library(egg)
ggarrange(p1, p2, ncol = 2)

这两个函数与ggsave()兼容。如需了解不同选项的概述和一些历史背景，此文档提供了更多信息。

- baptiste

Answer 9

更新：这个答案非常老了。现在推荐使用gridExtra::grid.arrange()来处理。 我把它留在这里，以防有用。

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Stephen Turner 在Getting Genetics Done博客上发布了arrange()函数（有关应用说明，请参见帖子）

vp.layout <- function(x, y) viewport(layout.pos.row=x, layout.pos.col=y)
arrange <- function(..., nrow=NULL, ncol=NULL, as.table=FALSE) {
 dots <- list(...)
 n <- length(dots)
 if(is.null(nrow) & is.null(ncol)) { nrow = floor(n/2) ; ncol = ceiling(n/nrow)}
 if(is.null(nrow)) { nrow = ceiling(n/ncol)}
 if(is.null(ncol)) { ncol = ceiling(n/nrow)}
        ## NOTE see n2mfrow in grDevices for possible alternative
grid.newpage()
pushViewport(viewport(layout=grid.layout(nrow,ncol) ) )
 ii.p <- 1
 for(ii.row in seq(1, nrow)){
 ii.table.row <- ii.row 
 if(as.table) {ii.table.row <- nrow - ii.table.row + 1}
  for(ii.col in seq(1, ncol)){
   ii.table <- ii.p
   if(ii.p > n) break
   print(dots[[ii.table]], vp=vp.layout(ii.table.row, ii.col))
   ii.p <- ii.p + 1
  }
 }
}

- Jeromy Anglim

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这基本上是 grid.arrange 的一个非常过时的版本（如果我当时没有在邮件列表上发布它，就好了 -- 在线资源无法更新），如果你问我，打包的版本是更好的选择。 - baptiste

Answer 10

使用tidyverse：

x <- rnorm(100)
eps <- rnorm(100,0,.2)
df <- data.frame(x, eps) %>% 
  mutate(p1 = 3*x+eps, p2 = 2*x+eps) %>% 
  tidyr::gather("plot", "value", 3:4) %>% 
  ggplot(aes(x = x , y = value)) + 
    geom_point() + 
    geom_smooth() + 
    facet_wrap(~plot, ncol =2)

df

- shiny