6  Violin

ggplot2::geom_violin() 或 base R::vioplot 可以绘制小提琴图。

小提琴图是箱线图的变体, 弥补了箱线图隐藏数据点的缺点。(箱线图陷阱)

小提琴图是一种强大的可视化技术, 允许比较多个组的数量和分布,但是使用频率低于箱线图,我不理解.

如果数据量少(几百个),还可以叠加散点.

6.1 基础

ggplot(iris, aes(x = Species, y = Sepal.Length)) + 
  geom_violin()

基础geom_violin

library(tidyverse)

ggplot(iris, aes(x = Species, y = Sepal.Length, fill = Species)) + 
  geom_violin(alpha = 0.5) + 
  theme_minimal() + 
  theme(legend.position = "none") 

稍微美化的geom_violin

wider格式数据转化为long格式数据后, 再使用geom_violin()绘制小提琴图。

knitr::kable(head(iris))

Sepal.Length	Sepal.Width	Petal.Length	Petal.Width	Species
5.1	3.5	1.4	0.2	setosa
4.9	3.0	1.4	0.2	setosa
4.7	3.2	1.3	0.2	setosa
4.6	3.1	1.5	0.2	setosa
5.0	3.6	1.4	0.2	setosa
5.4	3.9	1.7	0.4	setosa

iris数据(wider格式数据)

tidyr::gather() 是个有意思的函数,可以将wider格式数据转化为long格式数据。

iris_long <- iris |> 
  gather(key = "type", value = "value", -Species)

knitr::kable(head(iris_long))

Species	type	value
setosa	Sepal.Length	5.1
setosa	Sepal.Length	4.9
setosa	Sepal.Length	4.7
setosa	Sepal.Length	4.6
setosa	Sepal.Length	5.0
setosa	Sepal.Length	5.4

iris数据(wider格式数据转化为long格式后)

table(iris_long$type)

Petal.Length  Petal.Width Sepal.Length  Sepal.Width 
         150          150          150          150 

ggplot(iris_long, aes(x = type, y = value)) +
  geom_violin()

iris数据(wider格式数据转化为long格式后)小提琴图

6.2 排序

有多种方法: forcats::fct_reorder(), dplyr::arrange() base R::reorder()等,我一般用forcats::fct_reorder(), 另外两种方法见Reorder a variable with ggplot2。

iris_long |> 
  # 重点是这里的fct_reorder
  ggplot(aes(x = fct_reorder(type, value, .fun = median), y = value, fill = type)) + 
  geom_violin(alpha = 0.5) + 
  theme_minimal() + 
  theme(legend.position = "none")

使用fct_reorder()排序小提琴图

注意,如果X已经有顺序,比如月份等,就不适合使用fct_reorder()。

6.3 横向

有几种方法可以设置小提琴图为横向显示。

• 在aes交换x和y的参数
• coord_flip()
• orientation = “y”

coord_flip()是比较落后的方式,纯粹是简单粗暴的翻转(回归线基于旋转前;调整坐标轴scale基于旋转前,反直觉), 现在优先考虑aes()交换x和y的参数,ggplot会自动识别方向,如果识别错误,可以使用orientation = "y"。

iris_long |> 
  ggplot(aes(x = value, y = fct_reorder(type, value, .fun = median), fill = type)) + 
  geom_violin(alpha = 0.5) + 
  theme_minimal() + 
  theme(legend.position = "none") 

使用coord_flip()横向显示小提琴图

6.4 +箱线图

使用geom_boxplot()和geom_violin()结合,可以同时显示小提琴图和箱线图。 注意: 调整geom_boxplot()的宽度,并且白色(fill仅放入geom_violin()),使其更美观。

iris_long |> 
  ggplot(aes(x = type, y = value)) + 
  geom_violin(aes(fill = type), alpha = 0.5) + 
  geom_boxplot(width = 0.05) + 
  theme(legend.position = "none") 

小提琴图与箱线图结合

还可以用fill增加分组.

ggplot(iris_long, aes(x = type, y = value, fill = Species)) +
  geom_violin() +
  theme(legend.position = "bottom")

分组小提琴图

6.5 base R

r-graph-gallery 有base R::vioplot的 小提琴图示例

6.6 Pearl

一种非常美观的带有统计量的小提琴图,见 Section 3.5