R tips: 箭头风格的ggplot坐标轴

本文尝试通过灵活运用ggplot的segment图层，配合scale、theme的格式调整，实现比theme的axis.*参数更加自由的坐标轴风格调整。

主要目标是把ggplot的坐标轴改为箭头风格。

以iris数据集为例，classic主题的点图风格为：

1. library(tidyverse)
3. p <-
4. iris %>%
5. ggplot(aes(x =Sepal.Length, y =Sepal.Width, color =Species))+
6. geom_point()+
7. theme_classic()
8. p

如果要更改坐标轴为箭头风格，可以选择把原来的坐标轴隐藏，然后使用geom_segment图层添加一个线段图层，加上箭头即可。

1. axis.line.x用于关闭原来的x坐标轴，同理axis.line.y可以关闭y坐标轴，或者axis.line可以把x y坐标轴全部关闭。
2. annotate函数添加一个segment图层。 为了更好的灵活控制坐标轴位置，并不需要先拿到原来的坐标轴范围是多少，只需要使用-Inf代表坐标轴的最左/最下的位置，Inf代表代坐标轴的最右/最上的位置即可。
3. grid::arrow可以创建一个箭头，箭头的长度、角度、风格都可以调整，还可以arrow.fill和color定义箭头的填充色和线段的颜色。

1. p2 <-
2. p +
3. theme(
4. axis.line.x = element_blank(),
5. )+
6. annotate(
7. 'segment',
8. x =-Inf, xend =Inf,
9. y =-Inf, yend =-Inf,
10. arrow = grid::arrow(angle =25, type ="closed", length = unit(5,"mm")),
11. arrow.fill ="red",
12. color ="blue"
13. )
14. p2

发现了两个瑕疵：

1. 箭头显示不全；
2. x轴最后的一个labe有所重叠，可以考虑不显示；

下面逐个解决他们：

之所以没有显示完全是因为ggplot默认是会把不同绘图元素划定显示范围，超出他们的显示范围就会截断超出的元素。

坐标轴的范围和中间绘图区域的范围是各自恰好对齐的，而箭头在绘制时，很明显其下半部分会侵入到坐标轴显示区域，因此就会被截断，这个截断的行为可以通过clip控制。

1. p3 <- p2 + coord_cartesian(clip ="off")
2. p3

接下来进一步调整ticks和label。

可以通过对坐标轴的breaks进行调整，通过floor对x轴范围进行向下调整即可。

也可以手动指定范围，根据上图显示，只需要指定x轴breaks是5-7即可。

注意是调整breaks，不是调整limits/xlim，limits的调整会导致数据点的筛选。

1. x_rng <- iris$Sepal.Length%>% range()%>% floor()
3. p4 <-
4. p3 +
5. scale_x_continuous(
6. breaks = x_rng[1]: x_rng[2]
7. )
8. p4

题外话，使用grid和cowplot其实也可以自定义坐标轴风格，比如小坐标轴风格：

1. library(cowplot)
2. library(grid)
4. axis_segment <-
5. gList(
6. segmentsGrob(
7. x0 = unit(0,"npc"), x1 = unit(0.3,"npc"),
8. y0 = unit(0.03,"npc"), y1 = unit(0.03,"npc"),
9. arrow = arrow(type ="closed"),
10. gp = gpar(fill ="black")
11. ),
12. segmentsGrob(
13. x0 = unit(0.03,"npc"), x1 = unit(0.03,"npc"),
14. y0 = unit(0,"npc"), y1 = unit(0.3,"npc"),
15. arrow = arrow(type ="closed"),
16. gp = gpar(fill ="black")
17. )
18. )
20. p_no_axis <- p + theme_void()
21. p_with_axis <-
22. ggdraw()+
23. draw_plot(p_no_axis, x =0.1, y =0.1, height =0.9, width =0.9)+
24. draw_grob(axis_segment, x =0.05, y =0.05)
26. p_with_axis