ggplot2绘图颜色

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摘要
前言
离散变量
- 默认定义scale_fill_discrete()
- 色环系统 scale_fill_hue()
- 灰度系统scale_fill_grey()
- 调色板scale_fill_brewer()
连续变量
- 默认scale_fill_continous
- 梯度scale_fill_gradient
- 色板scale_fill_distiller/fermenter
其它
- 色盲色板
- 完全自定义

摘要

推荐使用colorspace包，或者ggsci包中的色板进行配色。

scale_(fill/color)(continous/discrete/binned)(sequential/diverging/qualitative/divergingx)

前言

ggplot图形绘制中经常用到颜色映射aes，常见的有aes(color=var)或者aes(fill=var)进行边框或者填充色的绘制。比如：

library(tidyverse)iris %>% ggplot()+geom_point(aes(Sepal.Length,Sepal.Width,color=Species),size=3)

上图用到了color边框线的映射，有时候也会用到fill填充色映射，比如：

p=iris %>% ggplot(aes(x=Species,y=Sepal.Length))+geom_boxplot(aes(fill=Species))
p

但是此处的颜色类型均为系统默认，没有自定义形式，而ggplot图形系统中，则可以利用scale_fill_xxx形式对颜色梯度进行自定义。下文中color与fill实际是一致的。

离散变量

默认定义scale_fill_discrete()

如果希望改变次序，则要调用scale_x_discrete中的limits参数。

# 柱子数量不变，排序不变，legend不变
p+scale_x_discrete(breaks=c("virginica","setosa"))

# 柱子数量改变，排序改变，legend改变
p+scale_x_discrete(limits=c("virginica","setosa"))

## Warning: Removed 50 rows containing missing values (stat_boxplot).

#图形不变，legend处排序变化，颜色不变
p+scale_fill_discrete(breaks=c("virginica","setosa"))

#图形不变，legend处排序变化，颜色发生变化
p+scale_fill_discrete(limits=c("virginica","setosa"))

色环系统 scale_fill_hue()

默认情况下，离散比例的颜色围绕HSL色环均匀分布。例如，如果有两种颜色，那么它们将从圆圈上的相对点中选择;如果有三种颜色，它们在色环上将相隔 120° 等等。

默认颜色选择使用 scale_fill_hue() 和 scale_colour_hue()，hue颜色系统有修改：

h 色相，实际是色环角度0-360
c 饱和度，0-100
l 亮度，0-100
例如：

p+scale_fill_hue(h=c(120,360))

p+scale_fill_hue(l=80)#设置亮度（l默认45）

p+scale_fill_hue(l=30)#设置亮度（l默认45）

p+scale_fill_hue(c=50)#设置饱和度（c默认100）

p+scale_fill_hue(c=100)#设置饱和度（c默认100）

灰度系统scale_fill_grey()

p+scale_fill_grey(start=0.2,end=0.8)

调色板scale_fill_brewer()

RColorBrewer包中有多个色板可供选择：

RColorBrewer::display.brewer.all()

RColorBrewer中有3套色板，type参数，分别为：

Sequential（seq）: 用于表示数值梯度，用于呈现有序的数值信息，数值越高颜色越深，越低颜色越浅。
qualitative(qual)：用于呈现分类信息，颜色之间一般对比鲜明。
diverging(div): 分歧，用于呈现有序/连续的数值信息，这些数值围绕着一个中心值，比中心值越大的方向用一种渐变色，比中心值越小用另一种渐变色。

对于离散变量映射，则有：

p+scale_fill_brewer(type="seq",palette = 2)

p+scale_fill_brewer(type="qual",palette = 2)

p+scale_fill_brewer(type="div",palette = 2)

或者直接指定色板名称palette=??

p+scale_fill_brewer(palette="Spectral")

上述颜色也可以在colorspace包中获取。

library(colorspace)

## Warning: package 'colorspace' was built under R version 4.1.1

hcl_palettes(plot = TRUE)

hcl_palettes("qualitative", plot = TRUE)

hcl_palettes("sequential (single-hue)", n = 7, plot = TRUE)

hcl_palettes("sequential (multi-hue)", n = 7, plot = TRUE)

hcl_palettes("diverging", n = 7, plot = TRUE)

divergingx_palettes(plot = TRUE)

如果需要具体颜色值，则通过：

#colorspace::diverging_hcl(n = 7, "Dark 2")
#colorspace::qualitative_hcl(4, palette = "myset")
colorspace::sequential_hcl(n = 7, palette = "Peach")

## [1] "#EA4C3B" "#EF6D48" "#F3885B" "#F6A173" "#F8B78E" "#F9CCA9" "#FADDC3"

在ggplot2图形系统，则可以直接调用colorspace中的色板：

scale_color_discrete_qualitative()
scale_fill_continuous_sequential()
scale_colour_continous_divergingx()
例如：

p+scale_fill_discrete_qualitative(palette="Set2",nmax=6,rev=T,order=4:6)

连续变量

p1=iris %>% ggplot(aes(x=Sepal.Length,y=Sepal.Width))+geom_point(aes(color=Sepal.Length),size=3)
p1

默认scale_fill_continous

p1+scale_color_continuous(type="gradient")

p1+scale_color_continuous(type="viridis")

p1+scale_color_continuous(breaks=c(2.5,5.2,6.8),limits=c(1,7))

上图中limits规定了映射范围，breaks参数规定了断点值。

梯度scale_fill_gradient

scale_fill_gradient
scale_fill_gradient2
scale_fill_gradientn

p1+scale_color_gradient(low="red",high="blue")

p1+scale_color_gradient2(low="red",mid="white",high="blue",midpoint = 6)

p1+scale_color_gradientn(colors=c("yellow","green","red","black"))

色板scale_fill_distiller/fermenter

scale_fill_distiller() 色块连续过度
scale_fill_steps/scale_fill_binned()/scale_fill_fermenter() 色块离散过度

其中distiller把brewer离散色板中均匀插值7个色块形成过渡色，而fermenter则是把brewer色板的颜色离散化。

p1+scale_color_distiller(palette = "Spectral")

p1+scale_color_fermenter(palette = "Spectral")

p1+scale_color_steps(low="red",high="blue")

p1+scale_color_binned()

对steps还有：

p1+scale_fill_steps(low = "#002B43", high = "#99B1F7")

p1+scale_fill_steps2(low = "red", mid = "white",high = "blue")

p1+scale_fill_stepsn(colors=c(ggsci::pal_aaas()(5)))

对应colorspace包，则有scale_fill_continous_???:

scale_colour_continuous_sequential
scale_colour_continuous_qualitative
scale_colour_continuous_diverging
scale_colour_continuous_divergingx

p1+scale_color_continuous_diverging(palette = "Cork")

p1+scale_color_continuous_divergingx(palette = "Geyser")

p1+scale_color_continuous_qualitative(palette = "Warm")

p1+scale_color_continuous_sequential(palette = "Heat")

p1+scale_color_binned_qualitative(palette = "Warm")

其它

色盲色板

p1+scale_color_viridis_c()

p+scale_fill_viridis_d()

p1+scale_color_viridis_b()

完全自定义

自定义主要对应离散映射：

aa=unique(iris$Species)
p+scale_fill_manual(breaks = c(aa[2],aa[1],aa[3]), values = c("darkorange", "purple", "cyan4"))