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 程式與統計資料視覺化

ggplot2 theme : 3 elements – text, line, rectangle | R 資料視覺化 – part2

使用ggplot2套件完成基本的資料視覺化後,就是調整整體繪圖的外觀色彩,此時主要使用的圖層就是 ggplot2 theme(),來調整非資料面的繪圖的三大元素(3 elements):文字(text elements)、線條(line elements)、方形(rectangle elements)。

ggplot2 theme 3 elements

  • text elements: plot titles, axis title, legend title, text, axis tick mark labels, 等。
  • line elements: axis lines, minor and major grid lines, plot panel border, 等。
  • rectangle elements: plot background, panel background, legend background, 等。

而在theme()圖層中我們用來調整3元素的主要函數如下:

  • element_text()
  • element_line()
  • element_rect()

以下我們將使用R ggplot套件中的txhousing資料集進行示範。txhousing為 TAMU real estate center (http://recenter.tamu.edu/)房仲中心收集有關Texus德州房市的資料。資料共8602個觀測值和9個變數,包括city, year, month, date, sales(number of sales, 銷售量), volume(total value of sales, 總銷售金額), median(Median sale price, 銷售額中位數), listings(Total active listings, 總有效房源), inventory(“month inventory”,表示銷售房源所需的月份時間)。

Step 1: 繪製資料圖層

載入所需套件。

先繪製各時間點各城市的房市銷售量圖。

ggplot2 theme

不顯示圖例。使用theme圖層的legend.position,值可以是(“none”, “left”, “right”, “bottom”, “top”, or two-element numeric vector)。若要不顯示,即指定值為”none”即可。

ggplot2 theme

Step 2: 套用快速佈景主題

我們試使用幾個ggplot2內建的快速佈景主題函數。*因為主題內建會顯示圖例,為了使不顯示圖例,我們亦另外使用theme(legend.position = “none”)。

  • theme_gray(): panel.background底色為深灰。
  • theme_bw(): panel.border有上色,panel.background則為白色。

ggplot2 theme

  • theme_linedraw(): panel.border有邊框。
  • theme_light(): panel.border邊框為淡色。

ggplot2 theme

  • theme_minimal(): 沒有panel.border。
  • theme_classic(): 只剩axis.line。沒有panel.grid.major, panel.grid.minor格線。

ggplot2 theme

  • theme_void(): 拿去所有panel格線(grid)與邊框(border)
  • theme_dark(): 深色panel.background。

ggplot2 theme

這幾個快速佈景主題函數theme_xx()亦可搭配

  • base_size : 基本的字體大小(可改變所有圖形上的文字元素)
  • base_family : 基本字體family

ggplot2 theme




Step 3: 更改plot panel的背景色彩(background colours)與格線(grid lines)

panel的背景色彩屬性為panel.background。我們可以使用以下element_rect()中的幾個屬性來調整:

  • fill: 填充顏色。
  • colour: 外框線條顏色。
  • size: 外框線條粗細。
  • linetype: 外框線條樣式(blank, solid, dashed, dotted, dotdash, longdash, twodash)

ggplot2 theme

panel的背景主要、次要格線屬性分別為panel.grid.major, panel.grid.minor。我們則使用element_line()中的幾個屬性來調整:

  • colour: 格線顏色。
  • size: 格線粗細。
  • linetype: 格線樣式。

ggplot2 theme

Step 4: 移除panel的邊界border和grid lines格線

如果要移除元件,則可使用element_blank()函數。

ggplot2 theme

如要留下兩座標軸,則可以調整axis.line屬性。

ggplot2 theme

Step 5: 調整繪圖背景plot background(不是panel background)

改變plot.background的屬性。並移除panel border保留兩軸線。

ggplot2 theme




Step 6: 使用客製化佈景主題custom theme

ggthemes套件內有多組客製化佈景主題themes和scales,可以一次性改變你的繪圖外觀樣貌。

更多詳細的ggthemes套件說明請參考:https://jrnold.github.io/ggthemes/reference/index.html

我們來試試幾組佈景主題theme_xx()搭配對應的scale_yy_xx()(yy: color, fill, shape, linetype) 或是綜合color,shape,linetype的組合等。

6-1. Themes based on Stata graph schemes

使用theme_stata()佈景主題,並調整字體大小。

ggplot2 theme

加上主題色調。

ggplot2 theme

6-2. Theme with Google Docs Chart defaults

ggplot2 theme

6-3. Inverse gray theme

ggplot2 theme

6-4. ggplot color theme based on the Economist

ggplot2 theme




step 7: 自製客製化佈景主題(★★★★)

方法1: 使用theme_set() 函數設定當下R session的佈景主題。

方法2: 你可以自訂函數。舉例:自訂theme_self()。

ggplot2 theme

總結

有了對ggplot2 theme()圖層的三元素(text, line, rectangles)有了基本的了解,即可將自己常用的繪圖屬性設定自製成theme_xx()以後便不用重複更改或重複撰寫程式碼,並且可以根據喜好調整,不受現有的佈景主題所限制。


更多R資料視覺化學習筆記:

  1. ggplot2 | 簡易資料視覺化 Basic Data Visualization – part1 | using R SQLite
  2. dual y-axis plotting 雙Y軸 繪圖 | R 資料視覺化 Data Visualization 小技巧
  3. Summarize Categorical Variables | 類別變數摘要 | 統計 R語言

參考連結:

  1. 歐萊禮  R資料科學
  2. ggplot2 themes and background colors : The 3 elements
  3. Colors in R
  4. ggthemes

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