使用 ggplot_build 函数获取绘图坐标

Original JunJunLab 老俊俊的生信笔记 2022-08-15

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1、起源

之前我们给图形添加注释图层时，都是根据手 动计算坐标位置 来添加注释图层的，那么有没有一种简便的方式自动提取绘图里元素的坐标呢？答案是有的。

ggplot_build() 获取绘图对象，并执行生成可渲染对象所需的所有步骤。此函数输出两部分：数据框列表（每个图层一个）和面板对象，其中包含有关轴范围、刻度等的所有信息。

如果我们想提取每个图层的坐标信息，直接从 ggplot_build 函数返回的对象里提取即可，不需再手动计算。

接下来我们以 条形图 为例，添加注释图层。

2、探索

构造数据：

# 加载R包
library(reshape2)
library(tidyverse)
library(ggnewscale)
library(ggplot2)

# 构造数据
set.seed(123)
df <- as.data.frame(matrix(data = sample(0:50,100,replace = T),ncol = 5))

# 给列命名
colnames(df) <- c('Heterogeneous selection','Homogeneous selection',
                  'Dispersal limitation','Homogenizing dispersal',
                  'Undominated')

# 添加分类
df$x <- factor(rownames(df),levels = rownames(df))

# 查看数据
head(df,3)
  Heterogeneous selection Homogeneous selection Dispersal limitation
1                      30                     7                   22
2                      14                    25                   26
3                      50                     6                    6
  Homogenizing dispersal Undominated x
1                     40           4 1
2                     46          50 2
3                     25          24 3

da <- melt(df)

绘图：

# 绘图
p <- ggplot(data = da) +
  # 柱形图层
  geom_col(aes(x = x,y = value,fill = variable),
           # color ='black',
           position = position_fill()) +
  # 颜色
  scale_fill_brewer(palette = 'Set1') +
  theme_classic(base_size = 18)
p

接下来提取信息：

# 提取绘图信息
info_coord <- ggplot_build(p)

可以看到，对象是一个 list：包括 data、layout 和 plot 3 个元素，所有图层的的信息在 data 里，我们提取 data 看看：

# 提取data
info <- info_coord$data[[1]]

可以看到正好对应图形的每个柱子的 起始位置，终止位置，高度，颜色，分组等内容，我们可以拿这个信息绘制基本一样的图形出来：

# geom_rect绘图
ggplot(info) +
  geom_rect(aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                ymin = ymin,ymax = ymax,
                fill = fill))

下面提取坐标加入自己的分组信息：

# 提取坐标,去重,分组
anno_coord <- data.frame(xmin = unique(info$xmin),
                         xmax = unique(info$xmax),
                         type = c(rep(LETTERS[1:4],each = 5)),
                         type2 = letters[1:5])

anno_coord
    xmin  xmax type type2
1   0.55  1.45    A     a
2   1.55  2.45    A     b
3   2.55  3.45    A     c
4   3.55  4.45    A     d
5   4.55  5.45    A     e
6   5.55  6.45    B     a
7   6.55  7.45    B     b
8   7.55  8.45    B     c
9   8.55  9.45    B     d
10  9.55 10.45    B     e
11 10.55 11.45    C     a
12 11.55 12.45    C     b
13 12.55 13.45    C     c
14 13.55 14.45    C     d
15 14.55 15.45    C     e
16 15.55 16.45    D     a
17 16.55 17.45    D     b
18 17.55 18.45    D     c
19 18.55 19.45    D     d
20 19.55 20.45    D     e

绘图：

# 添加注释
p +
  new_scale('fill') +
  geom_rect(data = anno_coord,aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                                  ymin = -0.05,ymax = -0.025,fill = type)) +
  new_scale('fill') +
  geom_rect(data = anno_coord,aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                                  ymin = -0.085,ymax = -0.06,fill = type2))

在顶部添加注释：

# 在上面添加注释
anno_up <- anno_coord[c(1,6,11,16),]
anno_up$xmax <- anno_up$xmax + 4
anno_up$type3 <- c('one','two','three','four')

anno_up
    xmin  xmax type type2 type3
1   0.55  5.45    A     a   one
6   5.55 10.45    B     a   two
11 10.55 15.45    C     a three
16 15.55 20.45    D     a  four

# 绘图
p +
  new_scale('fill') +
  geom_rect(data = anno_coord,aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                                  ymin = -0.05,ymax = -0.025,fill = type)) +
  new_scale('fill') +
  geom_rect(data = anno_coord,aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                                  ymin = -0.085,ymax = -0.06,fill = type2)) +
  new_scale('fill') +
  geom_rect(data = anno_up,aes(xmin = xmin,xmax = xmax,
                               ymin = 1.025,ymax = 1.05,fill = type3))