在 R 中使用 geom_rect 进行时间序列着色

Posted 2023-03-25

【中文标题】在 R 中使用 geom_rect 进行时间序列着色

【英文标题】：Using geom_rect for time series shading in R

【发布时间】：2015-06-21 08:03:54

【问题描述】：

我正在尝试对时间序列图的某个部分进行着色（有点像衰退着色 - 类似于 this article on recession shading in excel 底部的图表）。我放了一些可能很笨拙的样本来说明。 我首先创建一个时间序列，用 ggplot2 绘制它，然后想使用 geom_rect 来提供阴影。但我的论点肯定有问题。

a<-rnorm(300)
a_ts<-ts(a, start=c(1910, 1), frequency=12)
a_time<-time(a_ts)
a_series<-ts.union(big=a_ts, month=a_time)
a_series_df<-as.data.frame(a_series)
ggplot(a_series)+
  geom_line(mapping=aes_string(x="month", y="big"))+
  geom_rect(
    fill="red",alpha=0.5, 
    mapping=aes_string(x="month", y="big"), 
    xmin=as.numeric(as.Date(c("1924-01-01"))),
    xmax=as.numeric(as.Date(c("1928-12-31"))),
    ymin=0,
    ymax=2
    )

请注意，我也尝试过，但也没有用。

geom_rect(
        fill="red",alpha=0.5, 
        mapping=aes_string(x="month", y="big"), 
        aes(
           xmin=as.numeric(as.Date(c("1924-01-01"))),
           xmax=as.numeric(as.Date(c("1928-12-31"))),
           ymin=0,
           ymax=2)
        )

【参考方案1】：

使用annotate 会更容易一些，还请注意，可以指定矩形的边界，如下所示：

ggplot(a_series_df, aes(month, big)) + 
    geom_line() +
    annotate("rect", fill = "red", alpha = 0.5, 
        xmin = 1924, xmax = 1928 + 11/12,
        ymin = -Inf, ymax = Inf) +
    xlab("time")

这也可以：

library(zoo)

z <- read.zoo(a_series_df, index = 2)
autoplot(z) + 
    annotate("rect", fill = "red", alpha = 0.5, 
        xmin = 1924, xmax = 1928 + 11/12,
        ymin = -Inf, ymax = Inf) + 
    xlab("time") +
    ylab("big")

任何一个都给出这个：

【讨论】：

annotate("rect",...) 是否接受边框参数？我找不到这方面的文档。我试图只得到一个只有边框的红色矩形，没有填充。

@urwaCFC，使用col= 而不是fill=。

我最终使用了 4 annotate("segment",...)。仍然感谢，我会尝试一下以备将来使用。

这个答案还有一个额外的好处是可以处理不具有明确 x 和 y 映射的不寻常几何图形（例如，geom_errorbar()）。

@Urvah，如果您使用多个注释的原因是为了获得多个阴影矩形，那么请注意 xmin 和 ymin 可以是允许使用单个注释语句的向量。例如library(ggplot2) ggplot(a_series_df, aes(month, big)) + geom_line() + annotate("rect", fill = "red", alpha = 0.5, xmin = c(1915, 1924), xmax = c(1920, 1928) + 11/12, ymin = -Inf, ymax = Inf) + xlab("time")

【参考方案2】：

代码工作正常，xmin 和 xmax 需要转换为十进制日期，见下文，需要 lubridate 包。

library("lubridate")
library("ggplot2")

ggplot(a_series_df)+
  geom_line(mapping = aes_string(x = "month", y = "big")) +
  geom_rect(
    fill = "red", alpha = 0.5, 
    mapping = aes_string(x = "month", y = "big"), 
    xmin = decimal_date(as.Date(c("1924-01-01"))),
    xmax = decimal_date(as.Date(c("1928-12-31"))),
    ymin = 0,
    ymax = 2
  )

更清晰的版本，首先绘制阴影，因此线条颜色不会改变。

ggplot() +
  geom_rect(data = data.frame(xmin = decimal_date(as.Date(c("1924-01-01"))),
                              xmax = decimal_date(as.Date(c("1928-12-31"))),
                              ymin = -Inf,
                              ymax = Inf),
            aes(xmin = xmin, xmax = xmax, ymin = ymin, ymax = ymax),
            fill = "grey", alpha = 0.5) +
  geom_line(data = a_series_df,aes(month, big), colour = "blue") +
  theme_classic()

【讨论】：

请注意，这是因为aes() 被直接传递给每个geom，而不是ggplot()。如果您将aes(x=Date,...) 提供给ggplot() 并将geom_rect() 与任何其他几何图形一起使用，则会出现奇怪的情况......

@Jthorpe 它是关于绘图的顺序，我可以将 aes 放在 ggplot 中并绘制线条然后绘制矩形，但线条将位于矩形后面。当然，我们可以使用 alpha。偏好。

好的，具体来说，如果您将aes() 提供给ggplot()，您需要在传递给geom_rect() 的数据中提供该调用中的所有变量aes() 和字段的类必须是一致的。将aes() 的调用移动到单个geoms 比在传递给geom_rect() 的数据框中构造具有正确格式的所需变量要容易得多。

【参考方案3】：

要使用geom_rect，您需要通过data.frame 定义矩形坐标：

shade = data.frame(x1=c(1918,1930), x2=c(1921,1932), y1=c(-3,-3), y2=c(4,4))

#    x1   x2 y1 y2
#1 1918 1921 -3  4
#2 1930 1932 -3  4

然后你给ggplot你的数据和阴影data.frame：

ggplot() + 
  geom_line(aes(x=month, y=big), color='red',data=a_series_df)+
  geom_rect(data=shade, 
            mapping=aes(xmin=x1, xmax=x2, ymin=y1, ymax=y2), color='grey', alpha=0.2)

【参考方案4】：

library(xts)
library(zoo)
library(ggts)

创建一个 xts 对象

data<-as.xts(x=runif(228,20,40),order.by = seq(as.Date("2000/01/01"), by = "month", length.out = 228))

创建要为其创建阴影的日期数据框

date<-data.frame(as.Date("2008-01-01"),as.Date("2009-01-01"))

现在创建带有阴影区域的绘图

plot_data<-ggts(data)+geom_cycle(date)