ggplot2作图详解7（完）：主题（theme）设置

凡是和数据无关的图形设置内容理论上都可以归为主题类，但考虑到一些内容（如坐标轴）的特殊性，可以允许例外的情况。主题的设置相当繁琐，很容易就占用了 大量的作图时间，应尽量把这些东西简化，把注意力主要放在数据分析上。基于这种考虑，ggplot2主题设置的内容虽然相当多，本文仅在总体上作一简单介 绍。

1 theme函数及其参数

让使用者在数据分析阶段能专注于数据而不是图形细节，这是数据可视化分析工具是否合格的标准之一。某些作图软件（或自以为有作图能力的软件）给出的初始图 形简直惨不忍睹，不花时间修改字体、边距、底纹这些东西就恶心得没法继续分析数据。ggplot2做得还可以：即使不做任何设置，多数情况下作出的图形都 还不错，不丑陋也不妖艳，不会分散用户的注意力。这得益于ggplot2的几个预设主题。

ggplot2的四个预设主题我们在前面已经预览过了，下面我们看看主题都包含了哪些东西。这很容易，把ggplot2默认主题的设置函数theme_gray()的代码拿出来看看就知道了：

library(ggplot2) theme_gray # 函数名不加括号，获得函数的代码

## function (base_size = 12, base_family = "") ## { ## theme(line = element_line(colour = "black", size = 0.5, linetype = 1, ## lineend = "butt"), rect = element_rect(fill = "white", ## colour = "black", size = 0.5, linetype = 1), text = element_text(family = base_family, ## face = "plain", colour = "black", size = base_size, hjust = 0.5, ## vjust = 0.5, angle = 0, lineheight = 0.9), axis.text = element_text(size = rel(0.8), ## colour = "grey50"), strip.text = element_text(size = rel(0.8)), ## axis.line = element_blank(), axis.text.x = element_text(vjust = 1), ## axis.text.y = element_text(hjust = 1), axis.ticks = element_line(colour = "grey50"), ## axis.title.x = element_text(), axis.title.y = element_text(angle = 90), ## axis.ticks.length = unit(0.15, "cm"), axis.ticks.margin = unit(0.1, ## "cm"), legend.background = element_rect(colour = NA), ## legend.margin = unit(0.2, "cm"), legend.key = element_rect(fill = "grey95", ## colour = "white"), legend.key.size = unit(1.2, "lines"), ## legend.key.height = NULL, legend.key.width = NULL, legend.text = element_text(size = rel(0.8)), ## legend.text.align = NULL, legend.title = element_text(size = rel(0.8), ## face = "bold", hjust = 0), legend.title.align = NULL, ## legend.position = "right", legend.direction = NULL, legend.justification = "center", ## legend.box = NULL, panel.background = element_rect(fill = "grey90", ## colour = NA), panel.border = element_blank(), panel.grid.major = element_line(colour = "white"), ## panel.grid.minor = element_line(colour = "grey95", size = 0.25), ## panel.margin = unit(0.25, "lines"), strip.background = element_rect(fill = "grey80", ## colour = NA), strip.text.x = element_text(), strip.text.y = element_text(angle = -90), ## plot.background = element_rect(colour = "white"), plot.title = element_text(size = rel(1.2)), ## plot.margin = unit(c(1, 1, 0.5, 0.5), "lines"), complete = TRUE) ## } ##

看穿了吧，没神秘感了。它无非是一个具有两个参数的函数：base_size和base_family。其主题部分直接应用了另外一个函数：theme。它就是ggplot2的主题设置函数。这个theme函数的产生看起来非常简单：

# 函数说明，非运行代码 theme(..., complete = FALSE)

但dotdotdot（···）参数却内涵丰富，它可以设置很多内容。

除一些尺寸设置有关的内容外（需要用grid包的unit函数设置），几乎所有元素都在theme函数内使用 element_line，element_rect，element_text和element_blank函数设置，使用方法参考这几个函数的参数说 明即可，这里不再一一举例说明。

text, line, rect和title是最顶层的元素，理论上可以做全局设定，但当前版本ggplot2还没有实现，可以根据情况做一些调整：

x <- LETTERS[1:10] y <- abs(rnorm(10)) (p <- qplot(x = x, y = y, color = x, fill = x,geom = c("line", "point"), group = 1) + labs(title = "The figure title.", xlab ="Factor", ylab = "Value") + theme(text = element_text(color = "red", size = 16), line =element_line(color = "blue"), rect = element_rect(fill = "white"))) p +theme(panel.background = element_rect(fill = "transparent", color = "gray"), legend.key= element_rect(fill = "transparent", color = "transparent"), axis.text =element_text(color = "red"))

全局text和rect设置对部分元素有作用，line基本不起作用。

2 自定义主题

图形细节设置虽然繁琐，但是在R中可以相当简单。由于自己使用的或者杂志要求的图形外观一般都很固定，我们可以使用ggplot2的theme函数非常方便地定义自己的图形主题。下面是我自用的一个主题函数，主要作的改动是坐标轴刻度朝向和统一了图形各个区域的背景颜色：

##‘ A nice-looking ggplot2 theme: inward axis ticks, legend title excluded, and uniform background. ##‘ @title A nice-looking ggplot2 theme ##‘ @param ... ##‘ Parameters passed to theme_classic() function. ##‘ @param bg ##‘ Color string (default ‘white‘) for user defined uniform background. ##‘ @return ##‘ ggplot2 theme object. ##‘ @examples ##‘ library(ggplot2) ##‘ qplot(x=carat, y=price, color=cut, data=diamonds) + theme_zg() ##‘ @author ZGUANG ##‘ @export theme_zg <- function(..., bg=‘white‘){ require(grid)theme_classic(...) + theme(rect=element_rect(fill=bg), plot.margin=unit(rep(0.5,4),‘lines‘), panel.background=element_rect(fill=‘transparent‘, color=‘black‘),panel.border=element_rect(fill=‘transparent‘, color=‘transparent‘),panel.grid=element_blank(), axis.title = element_text(color=‘black‘, vjust=0.1),axis.ticks.length = unit(-0.4,"lines"), axis.ticks = element_line(color=‘black‘),axis.ticks.margin = unit(0.8,"lines"), legend.title=element_blank(),legend.key=element_rect(fill=‘transparent‘, color=‘transparent‘)) }

自定义的主题可以编入自己的R语言包中，方便调用。如果觉得你的主题很有代表性，可以发给ggplot2的作者H.W.，让他加到ggplot2的下一个发行版中。比如上面上面函数加入ggplot2后就可以直接调用：

p <- qplot(x = x, y = y, color = x, fill = x, geom = c("line", "point"), group = 1) +labs(title = "The figure title.", xlab = "Factor", ylab = "Value") p + theme_zg() p +theme_zg(base_size = 16, bg = "gray90")

3 结束语

本系列博文到此结束。ggplot2还在完善过程中，一些新功能可能不断会实现，感谢H.W的努力。有一些本应属于主题类的东西不能在theme_set 函数中设置，需要使用特殊的函数，如坐标轴翻转、刻度设置等，在这不再介绍。如果想比较透彻的学习，建议把ggplot2项目从GitHub克隆下来研究 它的代码。更好的方法是研究ggmap和ggbio这两个包，它们的代码本身就是ggplot2应用的最好范例。尤其是ggmap，H.W.是它的作者之 一。

本系列文章的例子基于ggplot2 0.9.3.1版本，如果发现一些代码运行不正确或效果图有变化，应该是版本不同造成。文章后都有sessionInfo信息可参考。

sessionInfo()

## R version 3.0.1 (2013-05-16) ## Platform: x86_64-pc-linux-gnu (64-bit) ## ## locale: ## [1] LC_CTYPE=zh_CN.UTF-8 LC_NUMERIC=C ## [3] LC_TIME=zh_CN.UTF-8 LC_COLLATE=zh_CN.UTF-8 ## [5] LC_MONETARY=zh_CN.UTF-8 LC_MESSAGES=zh_CN.UTF-8 ## [7] LC_PAPER=C LC_NAME=C ## [9] LC_ADDRESS=C LC_TELEPHONE=C ## [11] LC_MEASUREMENT=zh_CN.UTF-8 LC_IDENTIFICATION=C ## ## attached base packages: ## [1] grid tcltk stats graphics grDevices utils datasets ## [8] methods base ## ## other attached packages: ## [1] zblog_0.0.1 knitr_1.3.5 ggplot2_0.9.3.1 ## ## loaded via a namespace (and not attached): ## [1] colorspace_1.2-2 dichromat_2.0-0 digest_0.6.3 ## [4] evaluate_0.4.4 formatR_0.8 gtable_0.1.2 ## [7] highr_0.1.2 labeling_0.2 MASS_7.3-27 ## [10] munsell_0.4.2 plyr_1.8 proto_0.3-10 ## [13] RColorBrewer_1.0-5 reshape2_1.2.2 scales_0.2.3 ## [16] stringr_0.6.2 tools_3.0.1