r - 将图例转换为 ggplot2 中多面图的空白面

问题描述

考虑以下情节：

library(ggplot2)

p <- ggplot(diamonds, 
            aes(x = carat, fill = cut)) +
  geom_density(position = "stack") +
  facet_wrap(~ color)

该facet_wrap函数将一系列多面面板包装成大致矩形的nrow行和ncol列显示。但是，根据数据，实际面板数通常少几个面板nrow * ncol，这会在绘图中留下一大块浪费的空间。

如果情节包括图例，情况会更加恶化，因为现在我们由于图例而浪费了更多空间，无论它是在右侧（默认图例位置），还是其他三个方向之一。

为了节省空间，我想将图例转移到由未填充的方面创建的空间中。

以下是一种节省空间的措施，但图例固定在情节区域的一角，一侧可能留有大量空间，从而产生不平衡的外观：

p +
  theme(legend.position = c(1, 0),
        legend.justification = c(1, 0))

legend.position通过手动调整/值将图例移向空白区域的中心legend.justification是一个反复试验的问题，如果要处理许多多面图，则很难缩放。

总之，我想要一种方法：

将多面图的图例移动到由于空面而创建的空间中。
结果是一个相当漂亮的情节。
很容易自动化处理许多情节。

这对我来说是一个反复出现的用例，我决定将它与我的工作解决方案一起发布在这里，以防其他人发现它有用。我还没有在 Stack Overflow 的其他地方看到过这种情况。如果有人有，请发表评论，我很乐意在那里回答或将其标记为重复，视情况而定。

标签： rggplot2

解决方案

以下是我为之前关于利用空面面板空间的问题写的答案的扩展，但我认为它足够不同以保证它自己的空间。

本质上，我编写了一个函数，该函数接受由转换的ggplot/grob对象ggplotGrob()，如果不是，则将其转换为 grob，然后深入挖掘底层 grobs 以将图例 grob 移动到对应于空白空间的单元格中。

功能：

library(gtable)
library(cowplot)

shift_legend <- function(p){

  # check if p is a valid object
  if(!"gtable" %in% class(p)){
    if("ggplot" %in% class(p)){
      gp <- ggplotGrob(p) # convert to grob
    } else {
      message("This is neither a ggplot object nor a grob generated from ggplotGrob. Returning original plot.")
      return(p)
    }
  } else {
    gp <- p
  }

  # check for unfilled facet panels
  facet.panels <- grep("^panel", gp[["layout"]][["name"]])
  empty.facet.panels <- sapply(facet.panels, function(i) "zeroGrob" %in% class(gp[["grobs"]][[i]]))
  empty.facet.panels <- facet.panels[empty.facet.panels]
  if(length(empty.facet.panels) == 0){
    message("There are no unfilled facet panels to shift legend into. Returning original plot.")
    return(p)
  }

  # establish extent of unfilled facet panels (including any axis cells in between)
  empty.facet.panels <- gp[["layout"]][empty.facet.panels, ]
  empty.facet.panels <- list(min(empty.facet.panels[["t"]]), min(empty.facet.panels[["l"]]),
                             max(empty.facet.panels[["b"]]), max(empty.facet.panels[["r"]]))
  names(empty.facet.panels) <- c("t", "l", "b", "r")

  # extract legend & copy over to location of unfilled facet panels
  guide.grob <- which(gp[["layout"]][["name"]] == "guide-box")
  if(length(guide.grob) == 0){
    message("There is no legend present. Returning original plot.")
    return(p)
  }
  gp <- gtable_add_grob(x = gp,
                        grobs = gp[["grobs"]][[guide.grob]],
                        t = empty.facet.panels[["t"]],
                        l = empty.facet.panels[["l"]],
                        b = empty.facet.panels[["b"]],
                        r = empty.facet.panels[["r"]],
                        name = "new-guide-box")

  # squash the original guide box's row / column (whichever applicable)
  # & empty its cell
  guide.grob <- gp[["layout"]][guide.grob, ]
  if(guide.grob[["l"]] == guide.grob[["r"]]){
    gp <- gtable_squash_cols(gp, cols = guide.grob[["l"]])
  }
  if(guide.grob[["t"]] == guide.grob[["b"]]){
    gp <- gtable_squash_rows(gp, rows = guide.grob[["t"]])
  }
  gp <- gtable_remove_grobs(gp, "guide-box")

  return(gp)
}

结果：

library(grid)

grid.draw(shift_legend(p))

如果我们利用空白空间的方向水平排列图例，效果会更好：

p.new <- p +
  guides(fill = guide_legend(title.position = "top",
                             label.position = "bottom",
                             nrow = 1)) +
  theme(legend.direction = "horizontal")
grid.draw(shift_legend(p.new))

其他一些例子：

# example 1: 1 empty panel, 1 vertical legend
p1 <- ggplot(economics_long, 
             aes(date, value, color = variable)) +
  geom_line() +
  facet_wrap(~ variable, 
             scales = "free_y", nrow = 2, 
             strip.position = "bottom") +
  theme(strip.background = element_blank(), 
        strip.placement = "outside")
grid.draw(shift_legend(p1))

# example 2: 2 empty panels (vertically aligned) & 2 vertical legends side by side
p2 <- ggplot(mpg,
             aes(x = displ, y = hwy, color = fl, shape = factor(cyl))) +
  geom_point(size = 3) +
  facet_wrap(~ class, dir = "v") +
  theme(legend.box = "horizontal")
grid.draw(shift_legend(p2))

# example 3: facets in polar coordinates
p3 <- ggplot(mtcars, 
             aes(x = factor(1), fill = factor(cyl))) +
  geom_bar(width = 1, position = "fill") + 
  facet_wrap(~ gear, nrow = 2) +
  coord_polar(theta = "y") +
  theme_void()
grid.draw(shift_legend(p3))

r - 将图例转换为 ggplot2 中多面图的空白面

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