ggplot_theme.md 16 KB
主题（theme）
theme函数
主题是一系列外观参数的组合，主题有一定的风格，要求个部分颜色、大小、字体、风格协调，给人一种美感。有些是具体的应用场景决定的，比如科技论文要求黑白风格的图表样式，有些期刊对字体和刻度尺有着特殊的要求，而在作报告是又会选择有颜色的图表风格。主题设置图表的整体或者综合的外观（aspect），也可以叫做图表的风格。比如线的粗细、字体大小、颜色等等。
一些参数设置是比较繁琐的，设定之后就可以作为主题固定下来，下次使用时直接应用主题就可以了。主题可以让科研人员在数据分析阶段能专注于数据而不是图形细节。
用法和参数
theme_grey(base_size = 11, base_family = "")
theme_gray(base_size = 11, base_family = "")
theme_bw(base_size = 12, base_family = "")
theme_linedraw(base_size = 12, base_family = "")
theme_light(base_size = 12, base_family = "")
theme_minimal(base_size = 12, base_family = "")
theme_classic(base_size = 12, base_family = "")
theme_dark(base_size = 12, base_family = "")
theme_void(base_size = 12, base_family = "")
参数
base_size：基本文字大小，标题字体、标签字体、坐标轴字体等如果没有设定，则用基本文字大小。
base_family：基本字体。
...: dotdotdot参数：
element_line，element_rect，element_text和element_blank函数设置，使用方法参考这几个函数的参数说明即可。
text, line, rect和title是最顶层的元素，类似于抽象类，无法直接设定，可通过其子函数设置。
x <- LETTERS[1:10]
y <- abs(rnorm(10))
thm<- theme(
text = element_text(color = "red", size = 16),
line = element_line(color = "blue"),
rect = element_rect(fill = "white"))
p <- qplot(x = x, y = y, color = x, fill = x, geom = c("line", "point"), group = 1)
+ labs(title = "The figure title.", xlab = "Factor", ylab = "Value")
+ thm
p + theme(
panel.background = element_rect(fill = "transparent", color = "gray"),
legend.key = element_rect(fill = "transparent", color = "transparent"),
axis.text = element_text(color = "red"))
| 参数 | 内容 | 继承自 |
|---|---|---|
| line | 所有线属性 | |
| rect | 所有矩形区域属性 | |
| text | 所有文本相关属性 | |
| title | 所有标题属性 | |
| axis.title | 坐标轴标题 | text |
| axis.title.x | x轴属性 | axis.title |
| axis.title.y | y轴属性 | axis.title |
| axis.text | 坐标轴刻度标签属性 | text |
| axis.text.x | ||
| axis.text.y | ||
| axis.ticks | 坐标轴刻度线 | line |
| axis.ticks.x | ||
| axis.ticks.y | ||
| axis.ticks.length 刻度线长度 | ||
| axis.ticks.margin 刻度线和刻度标签之间的间距 | ||
| axis.line 坐标轴线 line | ||
| axis.line.x | ||
| axis.line.y | ||
| legend.background 图例背景 rect | ||
| legend.margin 图例边界 | ||
| legend.key 图例符号 | ||
| legend.key.size 图例符号大小 | ||
| legend.key.height 图例符号高度 | ||
| legend.key.width 图例符号宽度 | ||
| legend.text 图例文字标签 | ||
| legend.text.align 图例文字标签对齐方式 0为左齐，1为右齐 | ||
| legend.title 图例标题 text | ||
| legend.title.align 图例标题对齐方式 | ||
| legend.position 图例位置 left, right, bottom, top, 两数字向量 | ||
| legend.direction 图例排列方向 "horizontal" or "vertical" | ||
| legend.justification | 居中方式 | center或两数字向量 |
| legend.box | 多图例的排列方式 "horizontal" or "vertical" | |
| legend.box.just | 多图例居中方式 | |
| panel.background | 绘图区背景 | rect |
| panel.border | 绘图区边框 | rect |
| panel.margin | 分面绘图区之间的边距 | |
| panel.grid | 绘图区网格线 | line |
| panel.grid.major | 主网格线 | |
| panel.grid.minor | 次网格线 | |
| panel.grid.major.x | ||
| panel.grid.major.y | ||
| panel.grid.minor.x | ||
| panel.grid.minor.y | ||
| plot.background | 整个图形的背景 | |
| plot.title | 图形标题 | |
| plot.margin | 图形边距 | top, right, bottom, left |
| strip.background | 分面标签背景 | rect |
| strip.text | 分面标签文本 | text |
| strip.text.x | ||
| strip.text.y |
ggplot2图形元素属性设置
theme_bw()函数输出可以看出主题元素及其参数和默认设置：
基本对象
- line
..$ colour : chr "black"
..$ size : num 0.5
..$ linetype: num 1
..$ lineend : chr "butt"
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_line" "element" - rect :List of 4
..$ fill : chr "white"
..$ colour : chr "black"
..$ size : num 0.5
..$ linetype: num 1
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element" text :List of 10
..$ family : chr ""
..$ face : chr "plain"
..$ colour : chr "black"
..$ size : num 12
..$ hjust : num 0.5
..$ vjust : num 0.5
..$ angle : num 0
..$ lineheight: num 0.9
..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 0 0 0 0
.. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt"
.. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8
..$ debug : logi FALSE
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"axis.line :List of 4
..$ colour : NULL
..$ size : NULL
..$ linetype: NULL
..$ lineend : NULL
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_line" "element"axis.line.x : list()
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_blank" "element"axis.line.y : list()
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_blank" "element"axis.text :List of 10
..$ family : NULL
..$ face : NULL
..$ colour : NULL
..$ size :Class 'rel' num 0.8
..$ hjust : NULL
..$ vjust : NULL
..$ angle : NULL
..$ lineheight: NULL
..$ margin : NULL
..$ debug : NULL
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"axis.text.x :List of 10
..$ family : NULL
..$ face : NULL
..$ colour : NULL
..$ size : NULL
..$ hjust : NULL
..$ vjust : num 1
..$ angle : NULL
..$ lineheight: NULL
..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 2.4 0 0 0
.. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt"
.. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8
..$ debug : NULL
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"axis.text.y :List of 10
..$ family : NULL
..$ face : NULL
..$ colour : NULL
..$ size : NULL
..$ hjust : num 1
..$ vjust : NULL
..$ angle : NULL
..$ lineheight: NULL
..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 0 2.4 0 0
.. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt"
.. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8
..$ debug : NULL
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"axis.ticks :List of 4
..$ colour : chr "black"
..$ size : NULL
..$ linetype: NULL
..$ lineend : NULL
..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_line" "element"axis.ticks.length :Class 'unit' atomic [1:1] 3
.. ..- attr(, "unit")= chr "pt"
.. ..- attr(, "valid.unit")= int 8axis.title.x :List of 10
..$ family : NULL
..$ face : NULL
..$ colour : NULL
..$ size : NULL ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 4.8 0 2.4 0 .. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"axis.title.y :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : NULL ..$ size : NULL ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : num 90 ..$ lineheight: NULL ..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 0 4.8 0 2.4 .. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"
legend.background :List of 4 ..$ fill : NULL ..$ colour : logi NA ..$ size : NULL ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
legend.margin :Class 'unit' atomic [1:1] 0.2 .. ..- attr(, "unit")= chr "cm" .. ..- attr(, "valid.unit")= int 1
legend.key :List of 4 ..$ fill : NULL ..$ colour : chr "grey80" ..$ size : NULL ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
legend.key.size :Class 'unit' atomic [1:1] 1.2
.. ..- attr(, "unit")= chr "lines"
.. ..- attr(, "valid.unit")= int 3legend.key.height : NULL
legend.key.width : NULL
legend.text :List of 10
..$ family : NULL
..$ face : NULL
..$ colour : NULL ..$ size :Class 'rel' num 0.8 ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin : NULL ..$ debug : NULL ..- attr(, "class")= chr [1:2] "element_text" "element" $ legend.text.align : NULL $ legend.title :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : NULL ..$ size : NULL ..$ hjust : num 0 ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin : NULL ..$ debug : NULL ..- attr(, "class")= chr [1:2] "element_text" "element" $ legend.title.align : NULL $ legend.position : chr "right" $ legend.direction : NULL $ legend.justification : chr "center" $ legend.box : NULLpanel.background :List of 4 ..$ fill : chr "white" ..$ colour : logi NA ..$ size : NULL ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
panel.border :List of 4 ..$ fill : logi NA ..$ colour : chr "grey50" ..$ size : NULL ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
panel.grid.major :List of 4 ..$ colour : chr "grey90" ..$ size : num 0.2 ..$ linetype: NULL ..$ lineend : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_line" "element"
panel.grid.minor :List of 4 ..$ colour : chr "grey98" ..$ size : num 0.5 ..$ linetype: NULL ..$ lineend : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_line" "element"
panel.margin :Class 'unit' atomic [1:1] 6 .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 $ panel.margin.x : NULL $ panel.margin.y : NULL $ panel.ontop : logi FALSE
strip.background :List of 4 ..$ fill : chr "grey80" ..$ colour : chr "grey50" ..$ size : num 0.2 ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
strip.text :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : chr "grey10" ..$ size :Class 'rel' num 0.8 ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin : NULL ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"
strip.text.x :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : NULL ..$ size : NULL ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 6 0 6 0 .. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"
strip.text.y :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : NULL ..$ size : NULL ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : num -90 ..$ lineheight: NULL ..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 0 6 0 6 .. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"
strip.switch.pad.grid:Class 'unit' atomic [1:1] 0.1 .. ..- attr(, "unit")= chr "cm" .. ..- attr(, "valid.unit")= int 1
strip.switch.pad.wrap:Class 'unit' atomic [1:1] 0.1 .. ..- attr(, "unit")= chr "cm" .. ..- attr(, "valid.unit")= int 1
plot.background :List of 4 ..$ fill : NULL ..$ colour : chr "white" ..$ size : NULL ..$ linetype: NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_rect" "element"
plot.title :List of 10 ..$ family : NULL ..$ face : NULL ..$ colour : NULL ..$ size :Class 'rel' num 1.2 ..$ hjust : NULL ..$ vjust : NULL ..$ angle : NULL ..$ lineheight: NULL ..$ margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 0 0 7.2 0 .. .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8 ..$ debug : NULL ..- attr(*, "class")= chr [1:2] "element_text" "element"
plot.margin :Classes 'margin', 'unit' atomic [1:4] 6 6 6 6 .. ..- attr(, "unit")= chr "pt" .. ..- attr(, "valid.unit")= int 8
- attr(*, "class")= chr [1:2] "theme" "gg"
- attr(*, "complete")= logi TRUE
- attr(*, "validate")= logi TRUE
ggplot2的预设主题。
library(ggplot2)
- theme_gray：灰色主题，是ggplot2的默认主题，灰色背景，白色网格线。
{r} p + theme_gray() - theme_bw:黑白主题，经典亮底暗字主题，帮助文档中说用于投影仪投影效果更好。
p + theme_bw()
黑白主题是其他主题的基本主题，其他主题继承了黑白主题的图形参数设置并在其基础上定制。
- theme_linedraw: 白底黑线。与黑白主题的应用场景类似，但该主题可能会绘制很细的线(小于1pt），不符合一些期刊的要求。
{r} p + theme_linedraw() theme_light: 类似与theme_linedraw，但是线和坐标轴是浅灰色的，网格线和坐标轴更不显眼，数据显示部分更加突出强调。
p + theme_light()theme_dark: 与of theme_light类似, 线的尺寸相同，但使用暗背景。彩色的细线更容易看清楚。
p + theme_dark()theme_minimal: 没有背景和注解。
p + theme_minimal()theme_classic: 经典主题，有x轴和y轴，没有网格线。
p + theme_classic()theme_void: 空主题
p + theme_void()
自定义主题
图形细节设置虽然繁琐，但是在R中可以相当简单。由于自己使用的或者杂志要求的图形外观一般都很固定，我们可以使用ggplot2的theme函数非常方便地定义自己的图形主题。坐标轴刻度朝向和统一了图形各个区域的背景颜色：
##' A nice-looking ggplot2 theme: inward axis ticks, legend title excluded, and uniform background.
##' @title A nice-looking ggplot2 theme
##' @param ... ##' Parameters passed to theme_classic() function.
##' @param bg
##' Color string (default 'white') for user defined uniform background.
##' @return
##' ggplot2 theme object.
##' @examples
##' library(ggplot2)
##' qplot(x=carat, y=price, color=cut, data=diamonds) + theme_zg()
##' @author ZGUANG
##' @export
theme_zg <- function(..., bg='white')
{
require(grid)
theme_classic(...) + theme(rect=element_rect(fill=bg), plot.margin=unit(rep(0.5,4), 'lines'),panel.background=element_rect(fill='transparent', color='black'),panel.border=element_rect(fill='transparent', color='transparent'), panel.grid=element_blank(), axis.title = element_text(color='black', vjust=0.1), axis.ticks.length = unit(-0.4,"lines"), axis.ticks = element_line(color='black'), axis.ticks.margin = unit(0.8,"lines"), legend.title=element_blank(), legend.key=element_rect(fill='transparent', color='transparent'))
}
自定义的主题可以编入自己的R语言包中，方便调用。如果觉得你的主题很有代表性，可以发给ggplot2的作者H.W.，让他加到ggplot2的下一个发行版中。比如上面上面函数加入ggplot2后就可以直接调用：
```{r} p <- qplot(x = x, y = y, color = x, fill = x, geom = c("line", "point"), group = 1) + labs(title = "The figure title.", xlab = "Factor", ylab = "Value") p + theme_zg() p + theme_zg(base_size = 16, bg = "gray90")