ggplot2-主题1

简介

在本章中学会如何使用ggplot2主题（theme）系统，主题系统允许对于图像中的非数据元素进行精细的调整。它不会影响几何对象和标度等数据元素。主题不能改变图像的感官性质，但它可以使图像变得更具美观，满足整体一致性的要求。主题的控制包括字体、轴须标签（tick）、面板的条状区域（strip）、背景等

lattice和基础图形系统没有采用数据和非数据控制分离的方法，大部分函数都设定了许多参数来调整数据和非数据的外观，这很容易导致函数的复杂化，使得图像的学习变得更为困难。ggplot2则采用了不同的策略：绘图时，首先确定数据如何展示，之后再用主题系统对细节进行渲染

主题系统由四个主要部分组成

主题元素（element）制定了能控制的非数据元素。比如说，plot.title元素控制了图像标题的外观；axis.ticks.x指的是x轴上的标签；legend.key.height则是图例符号的高度
每一个元素都和一个元素函数（element function）绑定，元素函数表述了元素的视觉属性。比如，element_text()设定了字体大小、颜色，还有像plot.title()等文字元素的外观
theme()函数允许通过运行元素函数来覆盖默认的主题函数，比如说theme(plot.title = element_text(color = “red”))
像theme_grey()那样的完整的主题。主题把所有的主题元素的值设置得和谐共存

比如，假设对数据创建了以下图像

base <- ggplot(mpg, aes(cty, hwy, color = factor(cyl))) +geom_jitter() +geom_abline(color = "grey50", size = 2)base

它达到了想要的效果：得知了cty和hwy高度相关，它们两者都和cyl有着强联系，而且hwy总是比cty要大（此外cty增大的话两者差值也会增大）
如果想要将图像作为论文发表，需要稍微修改一下它

改善坐标轴和图例标签的效果
为图像添加标题
微调颜色比例

labelled <- base + labs(x = "City mileage/gallon", y = "Highway mileage/gallon", color = "Cylinders", title = "Highway and city mileage are highly correlated") + scale_color_brewer(type = "seq", palette = "Spectral")labelled

接下来，需要确保图像样式和期刊样式保持一致

背景是白色的，而不是浅灰色的
如果有空位的话，图例应该放在图像里面
主要的网格线应该是浅灰色的，次要的网格线应该被移除
图像标题应该是12磅的加粗字体

styled <- labelled +theme_bw() +theme(plot.title = element_text(face = "bold", size = 12), legend.background = element_rect(fill = "white", size = 4,color = "white"), legend.justification = c(0, 1),legend.position = c(0, 1),axis.ticks = element_line(color = "grey70", size = 0.2),panel.grid.major = element_line(color = "grey70", size = 0.2),panel.grid.minor = element_blank())
styled

最后，期刊想要600打印分辨率（dpi）的TIFF图像文件。将会在存储输出中了解到ggsave()的细节

完整的主题

ggplot2自带了很多内置主题。最重要的一个是theme_grey()，它是ggplot2的标志性主题，有着浅灰色背景和白色网格线

theme_bw()：theme_grey()的变种，使用了白色背景和细灰色网格线
theme_linedraw()：这个主题的线条只有黑色，但是线条有不同的宽度，背景是白色的，让人联想起素描的风格
theme_light()：类似theme_linedraw()，但是有着浅灰色的线条和坐标轴，让人更多地把注意力放在数据上面
theme_dark()：theme_light()的暗色风格版本，有着类似的线条大小，但是背景是灰暗色的。当想让彩色线条更加突出的时候这个主题特别有用
theme_minimal()：简约风格主题，没有背景标注
thme_classic()：经典风格主题，没有x轴和y轴线条及网格线
theme_void()：完全空白的主题

df <- data.frame(x = 1:3, y = 1:3)
base <- ggplot(df, aes(x, y)) + geom_point()
base + theme_grey() + ggtitle("theme_grey()")
base + theme_bw() + ggtitle("theme_bw()")
base + theme_linedraw() + ggtitle("theme_linedraw()")
base + theme_light() + ggtitle("theme_light()")
base + theme_dark() + ggtitle("theme_dark()")
base + theme_minmal() + ggtitle("theme_minimal()")
base + theme_classic() + ggtitle("theme_classic()")
base + theme_void() + ggtitle("theme_void()")

所有主题都有base_size参数，这个参数控制着基础字体大小。基础字体大小是所有坐标轴标题都会使用到的：图像标题通常来说回稍微大一些（1.2倍），轴须和条状区域的标签通常稍微小一点（0.8倍）。如果想分别控制这些字体大小，需要如下文所述那样分别修改单独的元素

除了在图像上套用完整的主题，还可以用theme_set()来修改默认主题的效果。如果不喜欢默认的灰色背景，可以运行theme_set(theme_bw())来把所有图像的背景都设为白色
除了ggplot2所内置的，还能使用其它的主题，比如ggthemes

library(ggthemes)
base + theme_tufte() + ggtitle("theme_tufte()")
base + theme_solarized() + ggtitle("theme_solarized()")
base + theme_excel() + ggtitle("theme_excel()")

完整的主题是一个很好的出发点，但是它们没有提供很多的控制细节，如果想修改某个元素，将会用到theme()，并且通过元素函数来覆盖某个元素的默认设置

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