R语言如何画双Y轴图

引言

在数据分析和可视化过程中，往往需要绘制多个变量的趋势图，其中一些变量可能具有截然不同的度量单位或数量级。为了更好地展示这些变量之间的关系，使用双Y轴图是一个常见的选择。本文将介绍如何使用R语言来绘制双Y轴图，并提供一些实际示例。

I. 准备工作

在使用R语言绘制双Y轴图之前，我们需要加载一些必要的包和准备好数据。在本文中，我们将使用以下几个核心包：

library(ggplot2)
library(dplyr)

此外，我们还需要准备一个包含两个相关变量的数据集。为了方便说明，我们使用以下虚拟数据集作为示例：

data <- tibble(
  x = 1:10,
  y1 = c(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100),
  y2 = c(5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50)
)

在这个数据集中，我们有一个自变量x和两个因变量y1和y2。我们将使用这个数据集来展示如何绘制双Y轴图。

II. 使用ggplot绘制双Y轴图

ggplot2是R中一个强大的可视化包，可以轻松创建高质量的图形。下面是使用ggplot2绘制双Y轴图的步骤：

1. 创建基础图形

首先，我们需要创建一个基础图形，指定x轴和第一个y轴的变量。我们可以使用ggplot()函数来创建基础图形，并使用aes()函数指定变量。

base_plot <- ggplot(data, aes(x = x, y = y1))

2. 添加第一个y轴图层

接下来，我们可以通过使用geom_line()函数添加第一个y轴的线性图层。这将在基础图形上绘制一个表示第一个y轴变量的线。你可以根据需要自定义线的颜色、大小和类型。

base_plot <- base_plot + geom_line(color = "blue")

3. 添加第二个y轴图层

现在，我们需要添加第二个y轴的线性图层。然而，由于y1和y2具有不同的度量单位或数量级，它们往往不能共享同一坐标轴。为了解决这个问题，我们可以使用annotation_custom()函数在ggplot图形上方添加一个新的图层。这个新图层将充当第二个y轴。

base_plot <- base_plot + annotation_custom(
  grob = grid::linesGrob(
    y = unit(seq(0, 1, length.out = nrow(data)), "npc"),
    gp = grid::gpar(
      col = "red", lwd = 1.5
    )
  ),
  xmin = -Inf,
  xmax = Inf,
  ymin = 0,
  ymax = 1
)

在这个代码片段中，我们使用linesGrob()函数创建了一个红色的线性图层，并使用annotation_custom()函数将其添加到基础图形上方。这个新图层在y轴方向上被缩放到0到1之间，并与第一个y轴对齐。

4. 调整第二个y轴图层

为了正确显示第二个y轴的刻度标签，我们需要使用scale_y_continuous()函数指定第二个y轴的显示范围和刻度。你可以根据需要自定义刻度标签和显示范围。

base_plot <- base_plot + scale_y_continuous(
  sec.axis = sec_axis(
    trans = ~ . * (max(data $y1) / max(data$ y2)),
    name = "y2"
  ),
  limits = c(0, max(data$y1))
)

在这个代码片段中，我们使用sec_axis()函数创建了第二个y轴，并使用trans参数将y2的值转换为与y1相同的度量单位或数量级。我们还使用name参数为第二个y轴指定了一个标签。最后，我们使用limits参数指定了第二个y轴的显示范围（与第一个y轴相同）。

5. 添加图例

最后，我们可以使用labs()和guides()函数为图形添加标题和图例。

base_plot <- base_plot + labs(
  title = "Double Y-axis Plot",
  x = "x",
  y = "y1",
  color = "Variable"
) +
guides(color = guide_legend(title = "Variable"))

在这个代码片段中，我们使用labs()函数为整个图形添加了一个标题和轴标签。然后，我们使用guides()函数为图例添加了一个标题。

6. 显示图形

最后，我们可以使用print()函数显示图形。

print(base_plot)

这将在R的图形窗口中显示双Y轴图。

III. 示例

下面是使用上述步骤绘制的双Y轴图的完整示例代码：

library(ggplot2)
library(dplyr)

data <- tibble(
  x = 1:10,
  y1 = c(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100),
  y2 = c(5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50)
)

base_plot <- ggplot(data, aes(x = x, y = y1)) +
  geom_line(color = "blue") +
  annotation_custom(
    grob = grid::linesGrob(
      y = unit(seq(0, 1, length.out = nrow(data)), "npc"),
      gp = grid::gpar(
        col = "red", lwd = 1.5
      )
    ),
    xmin = -Inf,
    xmax = Inf,
    ymin = 0,
    ymax = 1
  ) +
  scale_y_continuous(
    sec.axis = sec_axis(
      trans = ~ . * (max(data $y1) / max(data$ y2)),
      name = "y2"
    ),
    limits = c(0, max(data$y1))
  ) +
  labs(
    title = "Double Y-axis Plot",
    x = "x",
    y = "y1",
    color = "Variable"
  ) +
  guides(color = guide_legend(title = "Variable"))

print(base_plot)

以下是上述示例代码运行后绘制的双Y轴图