ggplot2：如何强制地块太少的方面数量？答案

【问题标题】：ggplot2: How to force the number of facets with too few plots?ggplot2：如何强制地块太少的方面数量？
【发布时间】：2016-04-01 14:05:46
【问题描述】：

要为每个 ggplot 图绘制 9 个直方图，我使用了以下数据：

                               id               variable      value
1                     Segment III | RIM BlackBerry Pearl | 5.600000
2                    Display size | RIM BlackBerry Pearl | 6.500000
3              Voice/call quality | RIM BlackBerry Pearl | 5.600000
4  Instant messaging availability | RIM BlackBerry Pearl | 7.200000
5                   Media quality | RIM BlackBerry Pearl | 6.100000
6          Ease of use for typing | RIM BlackBerry Pearl | 5.700000
7        Speed in accessing email | RIM BlackBerry Pearl | 6.400000
8                      Segment II | RIM BlackBerry Pearl | 5.545455
9                 Value for money | RIM BlackBerry Pearl | 6.000000
10                    Segment III |       Palm Treo 700p | 4.320000
11                   Display size |       Palm Treo 700p | 6.500000
12             Voice/call quality |       Palm Treo 700p | 8.000000
13 Instant messaging availability |       Palm Treo 700p | 5.100000
14                  Media quality |       Palm Treo 700p | 7.000000
15         Ease of use for typing |       Palm Treo 700p | 6.200000
16       Speed in accessing email |       Palm Treo 700p | 6.500000
17                     Segment II |       Palm Treo 700p | 4.454545
18                Value for money |       Palm Treo 700p | 5.400000
19                    Segment III |           Motorola Q | 4.680000
20                   Display size |           Motorola Q | 7.400000
21             Voice/call quality |           Motorola Q | 4.800000
22 Instant messaging availability |           Motorola Q | 5.300000
23                  Media quality |           Motorola Q | 6.900000
24         Ease of use for typing |           Motorola Q | 7.400000
25       Speed in accessing email |           Motorola Q | 8.000000
26                     Segment II |           Motorola Q | 3.121212
27                Value for money |           Motorola Q | 4.200000
28                    Segment III |           Nokia 9300 | 4.360000
29                   Display size |           Nokia 9300 | 6.400000
30             Voice/call quality |           Nokia 9300 | 7.800000
31 Instant messaging availability |           Nokia 9300 | 6.700000
32                  Media quality |           Nokia 9300 | 5.900000
33         Ease of use for typing |           Nokia 9300 | 4.500000
34       Speed in accessing email |           Nokia 9300 | 6.300000
35                     Segment II |           Nokia 9300 | 7.181818
36                Value for money |           Nokia 9300 | 4.600000
37                    Segment III |  Sony Ericsson M600i | 4.360000
38                   Display size |  Sony Ericsson M600i | 7.300000
39             Voice/call quality |  Sony Ericsson M600i | 8.000000
40 Instant messaging availability |  Sony Ericsson M600i | 1.500000
41                  Media quality |  Sony Ericsson M600i | 7.800000
42         Ease of use for typing |  Sony Ericsson M600i | 5.000000
43       Speed in accessing email |  Sony Ericsson M600i | 8.100000
44                     Segment II |  Sony Ericsson M600i | 3.606061
45                Value for money |  Sony Ericsson M600i | 4.000000
46                    Segment III |            Sidekick3 | 7.040000
47                   Display size |            Sidekick3 | 7.200000
48             Voice/call quality |            Sidekick3 | 6.300000
49 Instant messaging availability |            Sidekick3 | 7.200000
50                  Media quality |            Sidekick3 | 6.400000
51         Ease of use for typing |            Sidekick3 | 6.800000
52       Speed in accessing email |            Sidekick3 | 6.200000
53                     Segment II |            Sidekick3 | 3.424242
54                Value for money |            Sidekick3 | 5.300000

然后我使用了以下代码：

ggplot(data = data_sub, aes(x = variable, y = value)) +
  geom_bar(stat = "identity") +
  facet_wrap(~id, ncol = 3) +
  coord_flip() +
  theme(axis.title.x = element_blank(),
        axis.title.y = element_blank(),
        panel.grid   = element_blank(),
        legend.position = "none")

得到：

我的问题：

当我的图表较少时，例如只有一个，我想保持这种格式。但是我只得到一个像下面这样的大图（不要介意传说）。

我怎样才能得到类似下面的东西？

【问题讨论】：

我要么在facet_wrap 中使用drop=FALSE 来防止丢弃未使用的因子水平，要么使用gridExtra::grid.arrange 或cowplot 包手动创建一个网格。
也许this answer by baptiste 对我不久前的一个类似问题给了你一些想法..

标签： r ggplot2 facet

【解决方案1】：

一种方法是为每个非空因子水平创建一个图，并为每个空因子水平创建一个空白占位符：

首先，使用内置的mtcars数据框，我们将分面变量设置为具有9个级别的因子，但任何数据都只有5个级别：

library(ggplot2)
library(grid)
library(gridExtra)

d = mtcars
set.seed(4193)
d$cyl = sample(1:9, nrow(d), replace=TRUE)
d$cyl <- factor(d$cyl, levels=sort(unique(d$cyl)))
d <- subset(d, cyl %in% c(1,5,7:9))

# Identify factor levels without any data
blanks = which(table(d$cyl)==0)

# Initialize a list
pl = list()

下面的 for 循环遍历 faceting 变量的每个级别，并创建包含数据或 nullGrob 的级别图（即，如果该因子级别有数据，则该图将是一个空占位符）并将其添加到列表pl。

for (i in 1:length(levels(d$cyl))) {

  if(i %in% blanks) {

    pl[[i]] = nullGrob()

  } else {

    pl[[i]] = ggplot(d[d$cyl %in% levels(d$cyl)[i], ], aes(x=am, y=wt) ) +
      geom_point() +
      facet_grid(.~ cyl)

  }
}

现在，布置图并在它们周围添加边框：

do.call(grid.arrange, c(pl, ncol=3))
grid.rect(.5, .5, gp=gpar(lwd=2, fill=NA, col="black"))

更新：我想添加到我的答案中的一个功能是删除不在最左列或底行上的图的轴标签（更像是操作）。以下是我不太成功的尝试。

从某些绘图中删除轴刻度和/或标签时出现的问题是绘图区域最终在不同绘图中具有不同的大小。这样做的原因是所有地块都占据了相同的物理区域，但是带有轴标签的地块使用该区域的一部分作为轴标签，使得它们的地块区域相对于没有轴标签的地块更小。

我曾希望我可以使用cowplot 包（由@ClausWilke 编写）中的plot_grid 解决此问题，但plot_grid 不适用于nullGrobs。然后@baptiste 为这个问题添加了另一个答案，他已将其删除，但对于信誉至少为 10,000 的 SO 用户仍然可见。这个答案让我意识到了他的egg 包和set_panel_size 函数，用于在不同的ggplots 中设置一个通用的面板大小。

以下是我尝试使用set_panel_size 来解决绘图区域问题。不是很成功，我会在展示代码和情节后更详细地讨论。

# devtools::install_github("baptiste/egg")
library(egg)

# Fake data for making a barplot. Once again we have 9 facet levels, 
# but with data for only 5 of the levels.
set.seed(4193)
d = data.frame(facet=rep(LETTERS[1:9],each=100), 
               group=sample(paste("Group",1:5),900,replace=TRUE))
d <- subset(d, facet %in% LETTERS[c(1,5,7:9)])

# Identify factor levels without any data
blanks = which(table(d$facet)==0)

# Initialize a list
pl = list()

for (i in 1:length(levels(d$facet))) {

  if(i %in% blanks) {

    pl[[i]] = nullGrob()

  } else {

    # Create the plot, including a common y-range across all plots
    # (though this becomes the x-range due to coord_flip)
    pl[[i]] = ggplot(d[d$facet %in% levels(d$facet)[i], ], aes(x=group) ) +
      geom_bar() +
      facet_grid(. ~ facet) +
      coord_flip() +
      labs(x="", y="") +
      scale_y_continuous(limits=c(0, max(table(d$group, d$facet)))) 

    # If the panel isn't on the left edge, remove y-axis labels
    if(!(i %in% seq(1,9,3))) {
      pl[[i]] = pl[[i]] + theme(axis.text.y=element_blank(),
                                axis.ticks.y=element_blank())
    }

    # If the panel isn't on the bottom, remove x-axis labels
    if(i %in% 1:6) {
      pl[[i]] = pl[[i]] + theme(axis.text.x=element_blank(),
                                axis.ticks.x=element_blank())
    }
  }

  # If the panel is a plot (rather than a nullGrob), 
  # remove margins and set to common panel size
  if(any(class(pl[[i]]) %in% c("ggplot","gtable"))) {
    pl[[i]] = pl[[i]] + theme(plot.margin=unit(rep(-1,4), "lines"))
    pl[[i]] = set_panel_size(pl[[i]], width=unit(4,"cm"), height=unit(3,"cm"))
  }

}

现在布置图：

do.call(grid.arrange, c(pl, ncol=3))
grid.rect(.5, .5, gp=gpar(lwd=2, fill=NA, col="black"))

正如您在下图中看到的那样，即使这些图都具有相同的面板尺寸，它们之间的边距也不是恒定的，这可能是由于 grid.arrange 处理空 grobs 间距的方式，具体取决于哪些位置有实际地块。另外，因为set_panel_size 设置了绝对尺寸，所以我必须手动调整最终绘图的尺寸，以使面板尽可能靠近在一起，同时仍然避免重叠。我希望 SO 的一位常驻 grid 专家会过来并提出更有效的方法。

（另请注意，使用这种方法，您最终可能会在给定的行或列中没有标记图。在下面的示例中，图“E”没有 y 轴标签并且图“D”丢失，所以您必须查看不同的行以查看标签是什么。如果仅存在“B”、“C”、“E”和“F”地块，则不会有任何标记的地块在布局中。我不知道 OP 想要如何处理这种情况（如果给定的行或列没有“外部”图，则一种选择是添加逻辑以在“内部”图上保留标签），但我认为值得指出。）

【讨论】：

这太棒了，它就像一个魅力！但是，我正在徘徊如何将输出转换为理想情况下能够使用ggsave 的单个图像。有什么想法吗？
我不确定在这种情况下如何使用ggsave，但您可以这样做，例如pdf("test.pdf", 6, 6) 在do.call 行之前，然后dev.off() 在@987654348 之后@ 行。
ggsave 不是最近的 ggplot2 的问题，您可以将它与 gtables 一起使用（不是 grid.rect，但这可能不是必需的）。
set_panel_size 单独无法确保面板对齐（轴可以跨行/列移动，至少在一般情况下 - 这里不清楚它们应该在哪里）。另外，请注意，您不需要do.call 足够近的grid.arrange(grobs=list())

【解决方案2】：

试试这个

d <- subset(mtcars, cyl==4)
d$cyl <- factor(d$cyl, levels=unique(mtcars$cyl))
ggplot(d, aes(x=am, y=wt) ) +
  geom_point() +
  facet_grid(.~cyl, drop = FALSE)

【讨论】：

drop=FALSE 仍会导致绘制“空”面，但其中没有任何点。如果有任何要绘制的值，看起来 OP 想要刻面所在的空白区域。可能是一个 grid.arrange 布局，其中 null grobs 代表空方面级别？
一个人可能会从 gtable 中删除 grobs，但目前还不清楚轴会发生什么。
在对这两种解决方案都进行了研究之后，我觉得您的解决方案可能是正确的选择。原因是它会被保存为plot object 而不是更难操作的tableGrob，例如ggsave 整个元素。此外，它需要更少的编码。我现在不能接受的唯一原因是我不知道如何隐藏具有空级别的空地块。如果我弄清楚了，我会及时通知您。
理想的解决方案是能够为每个方面分配一个特定的主题。这背后的原因是我很想将它作为一个 ggplot 对象来操作。
您的问题并未表明中间面板的轴应该发生什么。

【解决方案3】：

一种可能的解决方案是生成一个 ggplots 列表，并用虚拟占位符替换其中的一些。

d <- data.frame(x=rnorm(90), y=rnorm(90), 
                f1 = gl(3, 30) , f2 = rep(gl(3, 10), 3) )

p <- ggplot(d, aes(x, y)) + 
  geom_point()

# if you want to keep the facet labels
# p <- p + facet_grid(f1~f2)

library(plyr)
pl <- dlply(d, .(f1, f2), "%+%", e1=p, .drop = FALSE)

.dummy_plot <- ggplot() + theme_void()
pl[c(3,4,7)] <- rep(list(.dummy_plot), 3, simplify=FALSE)


# devtools::install_github("baptiste/egg)
library(grid)
grid.newpage()
grid.draw(egg::ggarrange(plots=pl))

# alternatively
# library(cowplot)
# plot_grid(plotlist = pl)

【讨论】：