gganimate 如何订购有序条形时间序列？答案

【问题标题】：How does gganimate order an ordered bar time-series?gganimate 如何订购有序条形时间序列？
【发布时间】：2019-03-08 11:43:10
【问题描述】：

我有一个时间序列数据，其中我在 y 轴 DIAG_RATE_65_PLUS 上绘制疾病的诊断率，在 x 轴 NAME 上绘制地理组以进行比较，作为一个简单的条形图。我的时间变量是ACH_DATEyearmon，动画正在循环播放，如标题所示。

df %>% ggplot(aes(reorder(NAME, DIAG_RATE_65_PLUS), DIAG_RATE_65_PLUS)) +
  geom_bar(stat = "identity", alpha = 0.66) +
  labs(title='{closest_state}') +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22),
        axis.text.x=element_blank()) +
  transition_states(ACH_DATEyearmon, transition_length = 1, state_length = 1) +
  ease_aes('linear')

我重新排序了NAME，所以它的排名是DIAG_RATE_65_PLUS。

gganimate 产生了什么：

我现在有两个问题：

1) gganimate 如何准确地重新排序数据？有一些总体上的一般重新排序，但每个月都没有框架，其中组由DIAG_RATE_65_PLUS 从最小到最大完美排序。理想情况下，我希望完美订购最后一个月的“2018 年 8 月”。之前所有月份的 x 轴都可以基于“2018 年 8 月”的排序 NAME。

2) gganimate 中是否有一个选项可以让组在条形图中每个月“转移”到正确的排名？

我的评论查询图：

https://i.stack.imgur.com/s2UPw.gif https://i.stack.imgur.com/Z1wfd.gif

@JonSpring

    df %>%
  ggplot(aes(ordering, group = NAME)) +
  geom_tile(aes(y = DIAG_RATE_65_PLUS/2, 
                height = DIAG_RATE_65_PLUS,
                width = 0.9), alpha = 0.9, fill = "gray60") +
  geom_hline(yintercept = (2/3)*25, linetype="dotdash") +
  # text in x-axis (requires clip = "off" in coord_cartesian)
  geom_text(aes(y = 0, label = NAME), hjust = 2) + ## trying different hjust values
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22),
        axis.ticks.y = element_blank(), ## axis.ticks.y shows the ticks on the flipped x-axis (the now metric), and hides the ticks from the geog layer
        axis.text.y = element_blank()) + ## axis.text.y shows the scale on the flipped x-axis (the now metric), and hides the placeholder "ordered" numbers from the geog layer
  coord_cartesian(clip = "off", expand = FALSE) +
  coord_flip() +
  labs(title='{closest_state}', x = "") +
  transition_states(ACH_DATEyearmon, 
                    transition_length = 2, state_length = 1) +
  ease_aes('cubic-in-out')

使用hjust=2，标签不对齐并四处移动。

把上面的代码改成hjust=1

@eipi10

df %>% 
  ggplot(aes(y=NAME, x=DIAG_RATE_65_PLUS)) +
  geom_barh(stat = "identity", alpha = 0.66) +
  geom_hline(yintercept=(2/3)*25, linetype = "dotdash") + #geom_vline(xintercept=(2/3)*25) is incompatible, but geom_hline works, but it's not useful for the plot
  labs(title='{closest_state}') +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22)) +
  transition_states(ACH_DATEyearmon, transition_length = 1, state_length = 50) +
  view_follow(fixed_x=TRUE) +
  ease_aes('linear')

【问题讨论】：

您可以发布您的实际数据样本吗？我们可能会建议动画条形图的替代方案，以更好地处理您的数据。
@eipi10 您生成的 df 几乎完美地再现了我正在使用的 df，但我已将一小部分数据粘贴到 pastebin here。在您的最后一次编辑中，有没有办法合并geom_vline？它似乎与ggstance geoms 不兼容，但geom_hline 出于某种原因有效，但对我的情节没有用。在我的问题中添加了代码。
为右对齐标签添加一些间距的一个技巧是使用 hjust = 1 并将标签更改为 aes(label = paste(country, " ")) 以便它们右对齐但有额外的空格。 hjust > 1 似乎有一个错误。在这里查看答案：stackoverflow.com/questions/53162821/…

标签： r animation ggplot2 dplyr gganimate

【解决方案1】：

条形排序由ggplot 完成，不受gganimate 影响。根据每个ACH_DATEyearmon 中DIAG_RATE_65_PLUS 的总和对条形图进行排序。下面我将展示条形图是如何排序的，然后提供用于创建动画图的代码，并在每帧中按所需的从低到高排序。

要查看条形图是如何排序的，首先让我们创建一些假数据：

library(tidyverse)
library(gganimate)
theme_set(theme_classic())

# Fake data
dates = paste(rep(month.abb, each=10), 2017)

set.seed(2)
df = data.frame(NAME=c(replicate(12, sample(LETTERS[1:10]))),
                ACH_DATEyearmon=factor(dates, levels=unique(dates)),
                DIAG_RATE_65_PLUS=c(replicate(12, rnorm(10, 30, 5))))

现在让我们制作一个条形图。这些条是每个NAME 的DIAG_RATE_65_PLUS 的总和。注意x轴NAME值的顺序：

df %>% 
  ggplot(aes(reorder(NAME, DIAG_RATE_65_PLUS), DIAG_RATE_65_PLUS)) +
  geom_bar(stat = "identity", alpha = 0.66) +
  labs(title='{closest_state}') +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22))

您可以在下面看到，当我们明确地将 DIAG_RATE_65_PLUS 与 NAME 相加并按总和排序时，排序是相同的：

df %>% group_by(NAME) %>% 
  summarise(DIAG_RATE_65_PLUS = sum(DIAG_RATE_65_PLUS)) %>% 
  arrange(DIAG_RATE_65_PLUS)

   NAME DIAG_RATE_65_PLUS
1     A          336.1271
2     H          345.2369
3     B          346.7151
4     I          350.1480
5     E          356.4333
6     C          367.4768
7     D          368.2225
8     F          368.3765
9     J          368.9655
10    G          387.1523

现在我们要创建一个动画，将NAME 按DIAG_RATE_65_PLUS 分别为每个ACH_DATEyearmon 排序。为此，让我们首先生成一个名为 order 的新列，用于设置我们想要的顺序：

df = df %>% 
  arrange(ACH_DATEyearmon, DIAG_RATE_65_PLUS) %>% 
  mutate(order = 1:n())

现在我们创建动画。 transition_states 为每个 ACH_DATEyearmon 生成帧。 view_follow(fixed_y=TRUE)仅显示当前 ACH_DATEyearmon 的 x 值，并为所有帧保持相同的 y 轴范围。

请注意，我们使用 order 作为 x 变量，但随后我们运行 scale_x_continuous 将 x-labels 更改为 NAME 值。我已将这些标签包含在图中，因此您可以看到它们随每个 ACH_DATEyearmon 而变化，但您当然可以像在示例中那样在实际图中删除它们。

p = df %>% 
  ggplot(aes(order, DIAG_RATE_65_PLUS)) +
    geom_bar(stat = "identity", alpha = 0.66) +
    labs(title='{closest_state}') +
    theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22)) +
    scale_x_continuous(breaks=df$order, labels=df$NAME) +
    transition_states(ACH_DATEyearmon, transition_length = 1, state_length = 50) +
    view_follow(fixed_y=TRUE) +
    ease_aes('linear')

animate(p, nframes=60)

anim_save("test.gif")

如果您关闭view_follow()，您可以看到“整个”情节的样子（当然，您可以通过在transition_states 行之前停止代码来查看完整的非动画情节）。

p = df %>% 
  ggplot(aes(order, DIAG_RATE_65_PLUS)) +
    geom_bar(stat = "identity", alpha = 0.66) +
    labs(title='{closest_state}') +
    theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22)) +
    scale_x_continuous(breaks=df$order, labels=df$NAME) +
    transition_states(ACH_DATEyearmon, transition_length = 1, state_length = 50) +
    #view_follow(fixed_y=TRUE) +
    ease_aes('linear')

更新：回答您的问题...

要按给定月份的值排序，请将数据转换为按该月份排序的因子。要绘制旋转图，而不是 coord_flip，我们将使用 ggstance 包中的 geom_barh（水平条形图）。请注意，我们必须在aes 和view_follow() 中切换y 和x，并且y 轴NAME 值的顺序现在是不变的：

library(ggstance)

# Set NAME order based on August 2017 values
df = df %>% 
  arrange(DIAG_RATE_65_PLUS) %>% 
  mutate(NAME = factor(NAME, levels=unique(NAME[ACH_DATEyearmon=="Aug 2017"])))

p = df %>% 
  ggplot(aes(y=NAME, x=DIAG_RATE_65_PLUS)) +
  geom_barh(stat = "identity", alpha = 0.66) +
  labs(title='{closest_state}') +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22)) +
  transition_states(ACH_DATEyearmon, transition_length = 1, state_length = 50) +
  view_follow(fixed_x=TRUE) +
  ease_aes('linear')

animate(p, nframes=60)
anim_save("test3.gif")

对于平滑过渡，@JonSpring 的回答似乎处理得很好。

【讨论】：

谢谢，这是一种非常新颖的（仅限 AFAIK）方法来解决我的问题。为了完整起见，我将如何为我的图表设置动画，以便 x 轴仅按 NAME 的 2018 年 8 月值排序，并在其余月份保持此顺序？这可能是一个更普遍的 dplyr 问题，但它仍然让我感到困惑。
另外，有什么方法可以合并coord_flip()？使用我的图表和您的数据，来自轴标签和刻度的帧不断闪烁。
抱歉最后一个问题，我尝试过扩展帧数以使过渡变得平滑，但 x 轴文本似乎每个月都会旋转出图。是否有一个功能可以使文本在几个月循环时不会转出？编辑：在起始帖子中添加了情节。

【解决方案2】：

为了补充@eipi10 的出色答案，我认为这是一个值得更换geom_bar 以获得更大灵活性的案例。 geom_bar 通常对于离散类别非常方便，但它并不能让我们充分利用 gganimate 的丝滑动画荣耀。

例如，使用geom_tile，我们可以重新创建与 geom_bar 相同的外观，但在 x 轴上具有流畅的移动。这有助于保持对每个条的视觉跟踪，并查看哪些条的顺序变化最多。我认为这很好地解决了您问题的第二部分。

为了完成这项工作，我们可以在数据中添加一个新列，显示每个月应该使用的顺序。我们将此订单保存为双精度，而不是整数（使用* 1.0）。这将允许gganimate 在位置 1 和位置 2 之间设置动画时在位置 1.25 放置一个条。

df2 <- df %>%
  group_by(ACH_DATEyearmon) %>%
  mutate(ordering = min_rank(DIAG_RATE_65_PLUS) * 1.0) %>%
  ungroup()

现在我们可以以类似的方式进行绘图，但使用geom_tile 而不是geom_bar。我想在顶部和轴上都显示NAME，所以我使用了两个具有不同y 值的geom_text 调用，一个在零处，一个在条形的高度。 vjust 让我们使用文本行单元垂直对齐每个。

这里的另一个技巧是关闭 coord_cartesian 中的剪辑，这让底部文本位于绘图区域下方，进入 x 轴文本通常所在的位置。

p <- df2 %>%
  ggplot(aes(ordering, group = NAME)) +

  geom_tile(aes(y = DIAG_RATE_65_PLUS/2, 
                height = DIAG_RATE_65_PLUS,
                width = 0.9), alpha = 0.9, fill = "gray60") +
  # text on top of bars
  geom_text(aes(y = DIAG_RATE_65_PLUS, label = NAME), vjust = -0.5) +
  # text in x-axis (requires clip = "off" in coord_cartesian)
  geom_text(aes(y = 0, label = NAME), vjust = 2) +
  coord_cartesian(clip = "off", expand = FALSE) +

  labs(title='{closest_state}', x = "") +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 1, size = 22),
        axis.ticks.x = element_blank(),
        axis.text.x  = element_blank()) + 

  transition_states(ACH_DATEyearmon, 
                    transition_length = 2, state_length = 1) +
  ease_aes('cubic-in-out')

animate(p, nframes = 300, fps = 20, width = 400, height = 300)

回到您的第一个问题，这是我通过从 geom_tile 调用中删除 fill = "gray60" 制作的彩色版本。我按照 2017 年 8 月的顺序对 NAME 类别进行了排序，因此它们看起来像您所描述的那样是按顺序排列的。

可能有更好的方法来进行排序，但我通过将 df2 加入到只有 2017 年 8 月排序的表中来做到这一点。

Aug_order <- df %>%
  filter(ACH_DATEyearmon == "Aug 2017") %>%
  mutate(Aug_order = min_rank(DIAG_RATE_65_PLUS) * 1.0) %>%
  select(NAME, Aug_order)

df2 <- df %>%
  group_by(ACH_DATEyearmon) %>%
  mutate(ordering = min_rank(DIAG_RATE_65_PLUS) * 1.0) %>%
  ungroup() %>%
  left_join(Aug_order) %>%
  mutate(NAME = fct_reorder(NAME, -Aug_order))

【讨论】：

谢谢，这对我的需要来说几乎是完美的。有没有办法将 coord_flip() 与此合并？我试过 eipi10 的编辑评论，但由于某种原因这与 geom_vline 不兼容。我在尝试合并 coord_flip() 和 geom 线时进行了编辑。我希望条形图的标签位于 y 轴的左侧，就像在标准 ggplot 中一样。
请注意，在我的完整 df 中，标签要长得多，如果有任何区别的话。
我尝试了另一个需要动画水平条形图的问题：stackoverflow.com/questions/53162821/…