在漸變中繪制背景顏色

Question

此代碼生成下面的第一個圖：

water.height <- seq(0, 5, 1)
y <- seq(0, 1500, length.out = 6)
df <- data.frame(water.height, y)

library(ggplot2)
ggplot(df, aes(water.height, y)) + geom_blank()+ theme_bw()

我在這個藍色背景下拍照：

我可以使用R代碼生成相同的藍色背景嗎？

Answer 1

注釋中給出了ggplot2方法的相關鏈接。 從那里復制：

library(grid) 
g <- rasterGrob(blues9, width=unit(1,"npc"), height = unit(1,"npc"), 
interpolate = TRUE) 
# grid.draw(g) 

library(ggplot2) 
ggplot(mtcars, aes(factor(cyl))) + # add gradient background 
   annotation_custom(g, xmin=-Inf, xmax=Inf, ymin=-Inf, ymax=Inf) + 
   geom_bar() # add data layer 

---

我自己的方法：

像往常一樣，我無法與baptiste解決網格圖形問題的簡單優雅競爭，但這是我的方法，因為我去了所有的工作：

gg.background.fill <- function(gg.plot, cols = "white", which = "x") {
  #does not work with facets

  stopifnot(which %in% c("x", "y"))
  which1 <- if (which == "x") "width" else "height"

  require(gridExtra)

  g <- ggplotGrob(gg.plot)
  #g <- ggplotGrob(p)
  gg <- g$grobs      
  findIt <- vapply(gg, function(x) grepl("GRID.gTree", x$name, fixed = TRUE), TRUE)
  n1 <- getGrob(gg[findIt][[1]], "grill.gTree", grep=TRUE)$name
  n2 <- getGrob(gg[findIt][[1]], "panel.background.rect", grep=TRUE)$name
  gg[findIt][[1]]$children[[n1]]$children[[n2]]$gp$fill <- cols
  x <- gg[findIt][[1]]$children[[n1]]$children[[n2]][[which]]
  w <- gg[findIt][[1]]$children[[n1]]$children[[n2]][[which1]]
  attr <- attributes(x)
  x <- seq(0 + c(w)/length(cols)/2, 1 - c(w)/length(cols)/2, length.out = length(cols))
  attributes(x) <- attr
  gg[findIt][[1]]$children[[n1]]$children[[n2]][[which]] <- x
  w <- c(w)/length(cols) 
  attributes(w) <- attr
  gg[findIt][[1]]$children[[n1]]$children[[n2]][[which1]] <- w
  g$grobs <- gg
  class(g) = c("arrange", "ggplot", class(g)) 
  g
}
p1 <-  gg.background.fill(p, colorRampPalette(c("red", "blue"))(100))
print(p1)

p2 <-  gg.background.fill(p, colorRampPalette(c("red", "blue"))(100), "y")
print(p2)

這會修改可能被視為優勢的現有背景，但與annotation_custom方法相比，它不適用於分面。 這需要做更多的工作。

Answer 2

我們想使用線性漸變作為繪圖的背景。

讓我們從一個數字在0和1之間的矩陣開始。

# The angle of our linear gradient
deg <- 45
rad <- deg / (180 / pi)

# A 5x5 matrix
n   <- 5
mat <- matrix(data = 0, ncol = n, nrow = n)

# Let's fill in the matrix.
for (i in 1:n) {
  for (j in 1:n) {
    mat[i, j] <- (i / n) * cos(rad) + (j / n) * sin(rad)
  }
}

我們得到了什么？

mat
#>           [,1]      [,2]      [,3]      [,4]      [,5]
#> [1,] 0.2828427 0.4242641 0.5656854 0.7071068 0.8485281
#> [2,] 0.4242641 0.5656854 0.7071068 0.8485281 0.9899495
#> [3,] 0.5656854 0.7071068 0.8485281 0.9899495 1.1313708
#> [4,] 0.7071068 0.8485281 0.9899495 1.1313708 1.2727922
#> [5,] 0.8485281 0.9899495 1.1313708 1.2727922 1.4142136

這看起來非常接近我們想要的。

現在，讓我們將值鉗制在0和1之間。

mat <- mat - min(mat)
mat <- mat / max(mat)
mat
#>       [,1]  [,2]  [,3]  [,4]  [,5]
#> [1,] 0.000 0.125 0.250 0.375 0.500
#> [2,] 0.125 0.250 0.375 0.500 0.625
#> [3,] 0.250 0.375 0.500 0.625 0.750
#> [4,] 0.375 0.500 0.625 0.750 0.875
#> [5,] 0.500 0.625 0.750 0.875 1.000

好多了！

讓我們使用grid::rasterGrob()來制作一個圖形對象並繪制它。

library(grid)
g <- rasterGrob(
  image = mat,
  width = unit(1, "npc"),
  height = unit(1, "npc"), 
  interpolate = TRUE
)
grid.newpage()
grid.draw(g)

由於我們有一個grob，我們可以使用ggplot2::annotation_custom()將它添加到ggplot2圖中。

library(ggplot2)

ggplot(mtcars, aes(factor(cyl))) +
  annotation_custom(
    grob = g, xmin = -Inf, xmax = Inf, ymin = -Inf, ymax = Inf
  ) + 
  geom_bar()

萬歲！ 我們做到了。 但我們還沒有完成。

幾點說明：

• 有一個接受一些參數的函數會很好：
  • 角度
  • 解析度
  • 要使用的顏色
• 我們上面的代碼很容易閱讀，但執行起來很慢。 我們需要它更快。

請隨意復制下面的make_gradient()函數並對其進行改進。

library(ggplot2) 
library(grid)
library(RColorBrewer)

make_gradient <- function(deg = 45, n = 100, cols = blues9) {
  cols <- colorRampPalette(cols)(n + 1)
  rad <- deg / (180 / pi)
  mat <- matrix(
    data = rep(seq(0, 1, length.out = n) * cos(rad), n),
    byrow = TRUE,
    ncol = n
  ) +
  matrix(
    data = rep(seq(0, 1, length.out = n) * sin(rad), n),
    byrow = FALSE,
    ncol = n
  )
  mat <- mat - min(mat)
  mat <- mat / max(mat)
  mat <- 1 + mat * n
  mat <- matrix(data = cols[round(mat)], ncol = n)
  grid::rasterGrob(
    image = mat,
    width = unit(1, "npc"),
    height = unit(1, "npc"), 
    interpolate = TRUE
  )
}

例1

g <- make_gradient(
  deg = 45, n = 500, cols = brewer.pal(9, "Spectral")
)

ggplot(mtcars, aes(factor(cyl))) +
  annotation_custom(
    grob = g, xmin = -Inf, xmax = Inf, ymin = -Inf, ymax = Inf
  ) + 
  geom_bar()

例2

g <- make_gradient(
  deg = 180, n = 500, cols = brewer.pal(9, "RdBu")
)

ggplot(mtcars, aes(factor(cyl))) +
  annotation_custom(
    grob = g, xmin = -Inf, xmax = Inf, ymin = -Inf, ymax = Inf
  ) + 
  geom_bar()

^{由reprex包創建於2019-02-06（v0.2.1）}

Answer 3

我使用Kamil Slowikowski的例子來構建一個更簡單的函數，它根據一系列值生成線性漸變。 如果你在三個變量之間存在某種關系（例如， y~x*z ，其中z也隨x變化），這可能是有用的。 然后你只需繪制y~x並在背景中將z~x作為顏色漸變。

water.height <- seq(0, 5, 1)
y <- seq(0, 1500, length.out = 6)
z <- rnorm(6, 10, 1)
df <- data.frame(water.height, y, z)

grad_by_val <- function(x, y, cols = blues9) {
  require(grid)
  y <- y[order(x)]
  ys <- (y - min(y)) / diff(range(y))
  cols <- colorRamp(cols)(ys) / 256
  colnames(cols) <- c("red", "green", "blue")
  cols <- apply(cols, 1, function(z) do.call(rgb, as.list(z)))
  mat <- matrix(cols, ncol = length(x))
  rasterGrob(
    image = mat,
    width = unit(1, "npc"),
    height = unit(1, "npc"),
    interpolate = TRUE
  )
}

library(ggplot2)
ggplot(df, aes(water.height, y)) + geom_blank() + theme_bw() +
  annotation_custom(
    grob = grad_by_val(df$water.height, df$z),
    xmin = -Inf,
    xmax = Inf,
    ymin = -Inf,
    ymax = Inf
  ) +
  geom_point(
    size = 5,
    color = "#FFFFFF",
    fill = "#000000",
    shape = 21
  )

要添加圖例，請參閱此處 。