這幅圖的緣起至少一個(gè)月以前了,在easychart的群里反反復(fù)復(fù)被提及過很多次,一直想嘗試解決這個(gè)圖,一直各種拖延。上周三左右開始動(dòng)手,周天出圖,持續(xù)了四天,如此之低效率主要不是在畫這幅圖上,而是我用了最傻的box()
函數(shù)去測試corrplot
包的相關(guān)系數(shù)圖的繪圖區(qū)域,當(dāng)發(fā)現(xiàn)沒有框住全部繪圖區(qū)域的時(shí)候,自以為是的認(rèn)為原作者定義繪圖區(qū)域的時(shí)候用了什么黑科技,導(dǎo)致我不能準(zhǔn)確定位圖中的每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。這時(shí),我沒有仔細(xì)的去閱讀源代碼,而是選擇了自己造個(gè)類似的“假輪子”,然后再用這個(gè)輪子添加圖中的其它元素?!凹佥喿印痹炝藘商?,基本重現(xiàn)了corrplot
包中的相關(guān)系數(shù)熱圖,問題也解決了,一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)想起問下原包作者魏大佬怎么定義坐標(biāo)的,他讓我用text(1:n, 1:n, 1:n)
測試下,這才恍然大悟我前面的方法多么愚蠢。
原圖結(jié)構(gòu)
畫比較復(fù)雜的圖之前,要嘗試圖分解成比較簡單的塊,然后分別繪制。從原圖我們很容易發(fā)現(xiàn),主要有三部分:右上角是類似于corrplot
包中的上三角相關(guān)系數(shù)圖;下三角是一組點(diǎn)之間的連接線(作者用了弧線,直線也能達(dá)到同樣的效果);剩余部分主要是圖例等其它輔助繪圖元素。接下來將分別討論如何繪制這些元素。
原圖的上三角部分主要是調(diào)用corrplot
包中的corrplot()
函數(shù)進(jìn)行繪制,原包是基于基礎(chǔ)繪圖系統(tǒng)開發(fā),能滿足多樣需求,詳細(xì)了解該包用法可以查看vignette("corrplot-intro")
。畫這幅圖還有個(gè)棘手的問題是沒有原始數(shù)據(jù),我自己也不懂相關(guān)模型,只能根據(jù)圖的樣子用R自帶數(shù)據(jù)集mtcars
進(jìn)行測試。
第一步非常簡單,method = 'square'
表示使用正方形符號(hào)或者"circle"
表示使用圓形的符號(hào),type = 'upper'
表示只畫上三角區(qū)域, "lower"表示顯示右下角部分,"full"表示顯示全部的相關(guān)性熱點(diǎn)圖。除此之外的其它參數(shù)幾乎不用管
library(corrplot)
par(omi = c(0.3, 0.3, 0.3, 0.3),
cex = 1.2,
family = 'Arial') # windows系統(tǒng)可能需要安裝其他字體包
M <- cor(mtcars) #以mtcars這個(gè)已有的數(shù)據(jù)為例,計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣
corrplot(M, method = "pie", type = 'upper') #使用corrplot包繪制相關(guān)系數(shù)熱點(diǎn)圖,符號(hào)使用圓形的,只顯示右上部分
mpg cyl disp hp drat wt
mpg 1.0000000 -0.8521620 -0.8475514 -0.7761684 0.68117191 -0.8676594
cyl -0.8521620 1.0000000 0.9020329 0.8324475 -0.69993811 0.7824958
disp -0.8475514 0.9020329 1.0000000 0.7909486 -0.71021393 0.8879799
hp -0.7761684 0.8324475 0.7909486 1.0000000 -0.44875912 0.6587479
drat 0.6811719 -0.6999381 -0.7102139 -0.4487591 1.00000000 -0.7124406
wt -0.8676594 0.7824958 0.8879799 0.6587479 -0.71244065 1.0000000
qsec 0.4186840 -0.5912421 -0.4336979 -0.7082234 0.09120476 -0.1747159
vs 0.6640389 -0.8108118 -0.7104159 -0.7230967 0.44027846 -0.5549157
am 0.5998324 -0.5226070 -0.5912270 -0.2432043 0.71271113 -0.6924953
gear 0.4802848 -0.4926866 -0.5555692 -0.1257043 0.69961013 -0.5832870
carb -0.5509251 0.5269883 0.3949769 0.7498125 -0.09078980 0.4276059
qsec vs am gear carb
mpg 0.41868403 0.6640389 0.59983243 0.4802848 -0.55092507
cyl -0.59124207 -0.8108118 -0.52260705 -0.4926866 0.52698829
disp -0.43369788 -0.7104159 -0.59122704 -0.5555692 0.39497686
hp -0.70822339 -0.7230967 -0.24320426 -0.1257043 0.74981247
drat 0.09120476 0.4402785 0.71271113 0.6996101 -0.09078980
wt -0.17471588 -0.5549157 -0.69249526 -0.5832870 0.42760594
qsec 1.00000000 0.7445354 -0.22986086 -0.2126822 -0.65624923
vs 0.74453544 1.0000000 0.16834512 0.2060233 -0.56960714
am -0.22986086 0.1683451 1.00000000 0.7940588 0.05753435
gear -0.21268223 0.2060233 0.79405876 1.0000000 0.27407284
carb -0.65624923 -0.5696071 0.05753435 0.2740728 1.00000000
連接線
沒有原始數(shù)據(jù),我隨便模擬生成了三組,分別是“Group01”、“Group02”和“Group03”,因?yàn)槊拷M都要和每個(gè)變量連線,所以線條的數(shù)量是組數(shù)和相關(guān)系數(shù)矩陣行數(shù)的乘機(jī)(這里是3*11 = 33個(gè))。
R語言本質(zhì)是向量化的,基礎(chǔ)繪圖函數(shù)也基本支持使用向量作為位置、點(diǎn)的形狀、大小、顏色、線條類型、寬度顏色等的參數(shù)值。所以我們數(shù)據(jù)處理部分將相關(guān)參數(shù)的值統(tǒng)一整理到數(shù)據(jù)框中,方便后面調(diào)用。
library(dplyr)
library(corrplot)
# 準(zhǔn)備數(shù)據(jù),這一部分的數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該是自己計(jì)算各個(gè)組別與具體某幾個(gè)基因的相關(guān)性包括p值和r值去表征相關(guān)性
set.seed(20190420)
n <- ncol(mtcars)
grp <- c('Group01', 'Group02', 'Group03') # 分組名稱
sp <- c(rep(0.0008, 6), rep(0.007, 2), rep(0.03, 3), rep(0.13, 22)) # P值
gx <- c(-4.5, -2.5, 1) # 分組的X坐標(biāo)
gy <- c(n-1, n-5, 2.5) # 分組的Y坐標(biāo)
df <- data.frame(
grp = rep(grp, each = n), # 分組名稱,每個(gè)重復(fù)n次
gx = rep(gx, each = n), # 組X坐標(biāo),每個(gè)重復(fù)n次
gy = rep(gy, each = n), # 組Y坐標(biāo),每個(gè)重復(fù)n次
x = rep(0:(n - 1) - 0.5, 3), # 變量連接點(diǎn)X坐標(biāo)
y = rep(n:1, 3), # 變量連接點(diǎn)Y坐標(biāo)
p = sample(sp), # 對(duì)人工生成p值進(jìn)行隨機(jī)抽樣
r = sample(c(rep(0.8, 4), rep(0.31, 7), rep(0.12, 22)))
# 對(duì)人工生成r值進(jìn)行隨機(jī)抽樣
) #以上數(shù)據(jù)中的P值和r值本質(zhì)是根據(jù)具體的實(shí)際實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到的具有意義的數(shù)值,所以在以后的具體實(shí)戰(zhàn)中,只需要修改p值和r即可,gx,gy,x,y代表的是連接線的線段的初始點(diǎn)和終點(diǎn)不用調(diào)整
# 這一部分代碼是按照原圖圖例說明處理線條寬度和顏色映射
df <- df %>% #此處使用的是dplyr包中的管道符將df傳遞給下一個(gè)分析函數(shù)作為輸入值。
mutate( #此處使用的plyr包的mutate函數(shù)在原有數(shù)據(jù)框的基礎(chǔ)上,對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,并且添加至新的列,以便于下游繪制不同p值和不同r值得線條顏色和線條粗細(xì)使用。
lcol = ifelse(p <= 0.001, '#1B9E77', NA), #使用ifelse函數(shù)根據(jù)p值和r值對(duì)線條的粗細(xì)和顏色進(jìn)行因子化處理,并且添加至新的列便于下游分析使用。
# p值小于0.001時(shí),顏色為綠色,下面依次類推
lcol = ifelse(p > 0.001 & p <= 0.01, '#88419D', lcol),
lcol = ifelse(p > 0.01 & p <= 0.05, '#A6D854', lcol),
lcol = ifelse(p > 0.05, '#B3B3B3', lcol),
lwd = ifelse(r >= 0.5, 14, NA),
# r >= 0.5 時(shí),線性寬度為14,下面依次類推
lwd = ifelse(r >= 0.25 & r < 0.5, 7, lwd),
lwd = ifelse(r < 0.25, 1, lwd)
)
經(jīng)過匯總,和處理之后就會(huì)得到如下的數(shù)據(jù)框,方便我們接下來繪制連接線
X grp gx gy x y p r lcol lwd
1 Group01 -4.5 10.0 -1 11 0.0070 0.12 #88419D 2
2 Group01 -4.5 10.0 0 10 0.0008 0.12 #1B9E77 2
3 Group01 -4.5 10.0 1 9 0.0008 0.12 #1B9E77 2
4 Group01 -4.5 10.0 2 8 0.0008 0.12 #1B9E77 2
5 Group01 -4.5 10.0 3 7 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
6 Group01 -4.5 10.0 4 6 0.0240 0.80 #A6D854 11
7 Group01 -4.5 10.0 5 5 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
8 Group01 -4.5 10.0 6 4 0.0008 0.12 #1B9E77 2
9 Group01 -4.5 10.0 7 3 0.1300 0.31 #B3B3B3 6
10 Group01 -4.5 10.0 8 2 0.0260 0.12 #A6D854 2
11 Group01 -4.5 10.0 9 1 0.3400 0.31 #B3B3B3 6
12 Group02 -2.5 6.0 -1 11 0.0360 0.12 #A6D854 2
13 Group02 -2.5 6.0 0 10 0.0580 0.12 #B3B3B3 2
14 Group02 -2.5 6.0 1 9 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
15 Group02 -2.5 6.0 2 8 0.0070 0.12 #88419D 2
16 Group02 -2.5 6.0 3 7 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
17 Group02 -2.5 6.0 4 6 0.1300 0.80 #B3B3B3 11
18 Group02 -2.5 6.0 5 5 0.1300 0.80 #B3B3B3 11
19 Group02 -2.5 6.0 6 4 0.0008 0.80 #1B9E77 11
20 Group02 -2.5 6.0 7 3 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
21 Group02 -2.5 6.0 8 2 0.0240 0.12 #A6D854 2
22 Group02 -2.5 6.0 9 1 0.0150 0.31 #A6D854 6
23 Group03 1.0 2.5 -1 11 0.1300 0.31 #B3B3B3 6
24 Group03 1.0 2.5 0 10 0.1300 0.31 #B3B3B3 6
25 Group03 1.0 2.5 1 9 0.0300 0.12 #A6D854 2
26 Group03 1.0 2.5 2 8 0.0300 0.12 #A6D854 2
27 Group03 1.0 2.5 3 7 0.0008 0.31 #1B9E77 6
28 Group03 1.0 2.5 4 6 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
29 Group03 1.0 2.5 5 5 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
30 Group03 1.0 2.5 6 4 0.0025 0.31 #88419D 6
31 Group03 1.0 2.5 7 3 0.0260 0.12 #A6D854 2
32 Group03 1.0 2.5 8 2 0.1300 0.12 #B3B3B3 2
33 Group03 1.0 2.5 9 1 0.0140 0.12 #A6D854 2
可以發(fā)現(xiàn),把每個(gè)圖形元素及其屬性參數(shù)整理成一個(gè)數(shù)據(jù)框,畫圖過程簡單很多。很多時(shí)候我們覺得基礎(chǔ)繪圖系統(tǒng)很復(fù)雜,一個(gè)簡單的圖可能需要很長的代碼才能解決,其實(shí)也和我們沒有很好的利用R向量化運(yùn)算的特點(diǎn),沒有去尋找最簡潔的方案有關(guān)系。
segments(df$gx, df$gy, df$x, df$y, lty = 'solid', lwd = df$lwd,
col = df$lcol, xpd = TRUE) # 使用segments函數(shù)繪制連接線,df$gx, df$gy表示線段的起點(diǎn),df$x, df$y表示線段的終點(diǎn)。
points(df$gx, df$gy, pch = 24, col = 'blue', bg = 'blue', cex = 3, xpd = TRUE)
# 組標(biāo)記點(diǎn),繪制每個(gè)組的標(biāo)記點(diǎn)。df$gx, df$
gy表示組標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo),pch表示標(biāo)記點(diǎn)的符號(hào)類型,24表示三角形,text(df$gx - 0.5, df$gy, labels = df$grp, adj = c(1, 0.5), cex = 1.5, xpd = TRUE)
# 表示每個(gè)組的名稱,首先限定名稱的顯示位置,然后就是顯示內(nèi)容。
添加連接線之后的圖片
這一部分主要在前面基礎(chǔ)圖的基礎(chǔ)上確定每個(gè)元素標(biāo)記位置,出圖之后根據(jù)細(xì)節(jié)進(jìn)行微調(diào),沒有太多復(fù)雜的內(nèi)容。
labels01 <- c('<= 0.001','0.001 < x <= 0.01','0.01 < x <= 0.05','> 0.05')
labels02 <- c('>= 0.5', '0.25 - 0.5', '< 0.25')
labels_x <- rep(-6, 4)
labels_y <- seq(4.6, 2.6, length.out = 4)
text(-6.5, 5.2, 'P-value', adj = c(0, 0.5), cex = 1.2, font = 2, xpd = TRUE)
text(labels_x, labels_y, labels01, adj = c(0, 0.5), cex = 1.2, xpd = TRUE)
points(labels_x - 0.5, labels_y, pch = 20, col = c('#1B9E77', '#88419D','#A6D854', '#B3B3B3'),
cex = 3, xpd = TRUE)
lines_x <- c(-6.5, -3, 0.5)
lines_y <- rep(1.2, 3)
text(-6.5, 1.9, "Mantel's r", adj = c(0, 0.5), cex = 1.2, font = 2, xpd = TRUE)
text(lines_x + 1.5, lines_y, labels02, adj = c(0, 0.5), cex = 1.2, xpd = TRUE)
segments(lines_x, lines_y, lines_x + 1, lines_y, lwd = c(14, 7, 2.5), lty = 'solid',
col = '#B3B3B3', xpd = TRUE)
## 圖例框框,這一部分就是繪制圖注信息外面框,本質(zhì)就是一條線段一條線段的拼接起來的,嚴(yán)格按照坐標(biāo)信息標(biāo)記即可。
segments(-6.9, 5.6, -2.8, 5.6, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
segments(-2.8, 5.6, -2.8, 1.8, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
segments(-2.8, 1.8, 3.6, 1.8, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
segments(3.6, 1.8, 3.6, 0.7, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
segments(3.6, 0.7, -6.9, 0.7, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
segments(-6.9, 0.7, -6.9, 5.6, lty = 'solid', lwd = 1.2,
col = 'grey50', xpd = TRUE)
對(duì)比
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