基于值的曲线下填充区域

Question

我们正在尝试使用 ggplot2 绘制面积图，其中 x 轴上方的正区域是一种颜色，而负区域是另一种颜色。

鉴于这个数据集，我想要一个区域图，在轴的每一侧用不同的颜色着色。

我可以看到一种将数据集划分为两个子集的方法，一个是所有负值都为零的正值，一个是所有正值为零的负值，然后将它们分别绘制在同一轴上，但似乎在那里将是一种更像ggplot的方式来做到这一点。

this question 上发布的解决方案没有给出准确的结果（见下文）。

准确显示为条形图的示例数据

由此代码生成：

# create some fake data with zero-crossings
yvals=c(2,2,-1,2,2,2,0,-1,-2,2,-2)
test = data.frame(x=seq(1,length(yvals)),y=yvals)

# generate the bar plot
ggplot(data=test,aes(x=x,y=y)) 
    + geom_bar(data=test[test$y>0,],aes(y=y), fill="blue",stat="identity", width=.5) 
    + geom_bar(data=test[test$y<0,],aes(y=y), fill="red",stat="identity", width=.5)

RLE 方法不通用

the other question 上提出的 RLE 方法在应用于我们的数据集时会产生与过零相关的伪影：

由以下代码生成（请勿使用）：

# set up grouping function
rle.grp <- function(x) {
   xx <- rle(x)
   xx$values = seq_along(xx$values)
   inverse.rle(xx) }

# generate ribbon plot
ggplot(test, aes(x=x,y=y,group = factor(rle.grp(sign(y))))) + 
    geom_ribbon(aes(ymax = pmax(0,y),ymin = pmin(0,y),
   fill = factor(sign(y), levels = c(-1,0,1), labels = c('-','0','+')))) 
   + scale_fill_brewer(name = 'sign', palette = 'RdBu')

按照@baptiste 和 Kohske 的建议查看下面的最终答案。

Answer 1

根据@baptiste 的评论（已删除），我会说这是最好的答案。它基于 Kohske 的this post。它在零交叉处向数据集添加新的 x-y 对，并生成如下图：

# create some fake data with zero-crossings
yvals = c(2,2,-1,2,2,2,0,-1,-2,2,-2)
d = data.frame(x=seq(1,length(yvals)),y=yvals)

rx <- do.call("rbind",
   sapply(1:(nrow(d)-1), function(i){
   f <- lm(x~y, d[i:(i+1),])
   if (f$qr$rank < 2) return(NULL)
   r <- predict(f, newdata=data.frame(y=0))
   if(d[i,]$x < r & r < d[i+1,]$x)
      return(data.frame(x=r,y=0))
    else return(NULL)
 }))
 d2 <- rbind(d,rx)
 ggplot(d2,aes(x,y)) + geom_area(data=subset(d2, y<=0), fill="pink") 
     + geom_area(data=subset(d2, y>=0), fill="lightblue") + geom_point()

生成以下输出：

Answer 2

我使用以下易于理解的逻辑做了一个非常相似的情节。我为正值和负值创建了以下两个对象。请注意，其中有一个“非常小的数字”，以避免从一个点跳转到另一个点而不通过零。

pos <- mutate(df, y = ifelse(ROI >= 0, y, 0.0001))
neg <- mutate(df, y = ifelse(ROI < 0, y, -0.0001))

然后，只需将 geom_areas 添加到您的 ggplot 对象中：

ggplot(..., aes(y = y)) + 
  geom_area(data = pos, fill = "#3DA4AB") +
  geom_area(data = neg, fill = "tomato")

希望它对你有用！ ;)

Answer 3

我想对此添加一个更新，首先是使用dplyr 提供一种更简单的方法，其次是让@beroe 的答案更具可读性。

新答案

您可以用代数方式求解 x。该方程来自重新排列直线方程 (y = mx + b) 以求解给定其他两个点和 y = 0 的 x。

library(dplyr)
library(magrittr)
library(ggplot2)

df <- data.frame(x = 1:10, y = runif(10, -1, 1))

df_inbetween <- df %>% 
  mutate(
    # Solve for x given two points and y = 0
    xzero = -((y * (lead(x) - x)) / (lead(y) - y)) + x,
    xzero_valid = xzero > x & xzero < lead(x),
    xzero = replace(xzero, !xzero_valid, NA),
    yzero = 0,
    yzero = replace(yzero, !xzero_valid, NA)
  ) %>% 
  select(x = xzero, y = yzero) %>% 
  filter(!is.na(x))

df <- rbind(df, df_inbetween)

ggplot(data = df, aes(x = x, y = y)) + 
  geom_area(data = filter(df, y >= 0), fill = 'pink') +
  geom_area(data = filter(df, y <= 0), fill = 'light blue') +
  geom_point()

重写beroe的答案

这不太简洁，但原始答案很难阅读。另外，最好使用lapply，因为sapply 并没有简化这里的列表。

library(ggplot2)
d <- data.frame(x = 1:10, y = runif(10, -1, 1))

find_root <- function(i){
  f <- lm(x~y, d[c(i, i+1),])
  
  # If the model is invalid, NULL
  if (f$qr$rank < 2) return(NULL)
  
  r <- predict(f, newdata=data.frame(y=0))
  
  # Check if that point falls between the two other x-values
  if(d[i,]$x < r & r < d[i+1,]$x)
    return(data.frame(x=r,y=0))
  
  else return(NULL)
}

# Make dataset containing root points
rx <- do.call('rbind', 
  lapply(1:(nrow(d) - 1), find_root)
)

# Append and plot
d2 <- rbind(d,rx)

ggplot(d2,aes(x, y)) + 
  geom_area(data=subset(d2, y<=0), fill="pink") + 
  geom_area(data=subset(d2, y>=0), fill="lightblue") + 
  geom_point()

注意：对于这两种解决方案，如果您的数据集除了 x 和 y 之外还有其他变量，则最终的 rbind 调用将失败。在dplyr解决方案中，您可以根据需要更改select调用。