R语言绘图——文本注释

在R语言中，文本注释通常用于向图形中添加注释或说明，可以通过一些函数在图形上添加文字、标签等。以下是R中处理文本注释的常见函数和方法。

0x01 text()函数

一、常见语法

text() 函数允许你在绘图的指定位置上添加文字注释。其常用语法如下：

text(x, y, labels, pos = NULL, ...)

• x, y：文字显示的坐标。
• labels：需要显示的文字内容。
• pos：文字位置（相对于指定坐标的文字显示位置，1=下，2=左，3=上，4=右）。

二、在指定位置添加文字注释

# 简单绘图
plot(1:10, rnorm(10), main = "示例图")

# 在指定位置添加文字注释
text(5, 0, labels = "中心位置", pos = 3, col = "blue")

三、公式添加

#简单绘图
x = c(1:10)
y = c(1,1.9,3.5,4.5,6.2,7.5,9.2,10.5,11.3,12.3)
plot(x,y)
model <- lm(y~x)
abline(model,lty = 2)

#公式添加
a <- round(model[[1]][1],2)
b <- round(model[[1]][2],2)
text(6,4,paste("y=",a,"+",b,"x"))

0x02 mtext() 函数

mtext() 函数可以在图的边缘（边界）添加注释文本，适用于在图形的外部添加说明文字。

# 创建一个空白图形
plot(1:10, rnorm(10), main = "边缘注释示例")

# 在图形的上方添加注释
mtext("这是图形上方的注释", side = 3, line = 2, col = "red")
#side 参数：用于指定文本的位置，1=下，2=左，3=上，4=右。

0x03 title() 函数

title() 函数允许你为图形添加标题、x轴标题、y轴标题及副标题。

# 创建散点图
plot(1:10, rnorm(10))

# 添加标题和副标题
title(main = "主标题", sub = "副标题", xlab = "X轴标题", ylab = "Y轴标题")

0x04 legend() 函数

legend() 用于为图例添加注释，是在图中解释数据点或图形内容的重要工具。

# 绘制两组数据
plot(1:10, rnorm(10), col = "blue", pch = 16)
points(1:10, rnorm(10, 1), col = "red", pch = 17)

# 添加图例
legend("topright", legend = c("组1", "组2"), col = c("blue", "red"), pch = c(16, 17))

0x05 使用ggplot2包

一、基本的geom_text() 和geom_label()用法

1、为每个点添加标签

geom_text() 是最常用的文本注释函数，用于在图形中的每个数据点上显示文本。

library(ggplot2)

# 创建散点图并为每个点添加标签
p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #在图中的每个点上添加了 mtcars 数据集的行名作为标签。vjust 控制文本的垂直位置，color 控制文本颜色。
  geom_text(aes(label = rownames(mtcars)), vjust = 1.5, color = "blue")

print(p)

2、为点添加标签框

geom_label() 与 geom_text() 类似，区别在于它可以为文本添加一个背景框（标签框），使得文本在一些复杂背景的图中更加显眼。

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #每个点上的文本被一个绿色标签框包裹，使其更突出。
  geom_label(aes(label = rownames(mtcars)), fill = "lightgreen", color = "black")

print(p)

3、根据条件添加文本

你可以使用条件语句为特定的数据点添加文本。ifelse() 函数可以用来选择性地显示文本。

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #只有当 mpg > 25 时，才会显示相应的标签，其他点不显示标签。
  geom_text(aes(label = ifelse(mpg > 25, rownames(mtcars), "")), vjust = 1.5, color = "red")

print(p)

4、自定义文本样式

geom_text() 和 geom_label() 支持多种样式选项，如文本大小、字体、角度、透明度等。

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #文本大小设置为4，字体类型为 serif，并且旋转了45度，使文本更加美观和特殊。
  geom_text(aes(label = rownames(mtcars)), size = 4, angle = 45, family = "serif", color = "purple")

print(p)

二、使用 annotate() 函数

annotate() 函数可以直接在图中某个特定的位置添加文本或其他注释，而不需要依赖数据集中的变量。它常用于手动标记图中的关键区域或点。

1、在特定位置添加注释文本

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #annotate() 函数在 x=3, y=30 的位置添加了自定义文本"高效能车辆"。
  annotate("text", x = 3, y = 30, label = "高效能车辆", color = "blue", size = 5)

print(p)

2、区域边缘文本添加

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #x = -Inf 和 y = Inf 表示将文本放置在图的左上角。
  #hjust：水平对齐，通常取值为 0 (左对齐)、0.5 (居中对齐) 和 1 (右对齐)。
  #vjust：垂直对齐，通常取值为 0 (下对齐)、0.5 (居中对齐) 和 1 (上对齐)。
  annotate("text",x = -Inf,y = Inf,hjust = -0.2,vjust = 2,label = "Upper left")

print(p)

3、 添加其他图形元素

annotate() 不仅可以添加文本，还可以添加其他几何图形，如箭头、矩形、圆等，以便标记或高亮特定的图形区域。

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  annotate("rect", xmin = 3, xmax = 4, ymin = 15, ymax = 25, alpha = 0.2, fill = "yellow") +
  annotate("segment", x = 5, xend = 4.5, y = 30, yend = 22, color = "red", arrow = arrow()) +
  annotate("segment",x = 2.5,xend = 3.5,y = 30,yend = 30,arrow = arrow(ends = "both",angle = 60,length = unit(0.5,"cm")))

print(p)

4、直线、斜线、线段的添加

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #在 y = 20 位置添加一条水平线，在 x = 4 位置添加一条垂直线。
  geom_hline(yintercept = 20) + geom_vline(xintercept = 4) +
  #添加一条通过截距为10，斜率为2的对角线（即 y = 10 + 2*x）
  geom_abline(intercept = 10,slope = 2) + 
  #添加一个从 (2.5, 12.5) 到 (4.5, 12.5) 的水平线段
  annotate("segment",x = 2.5,xend = 4.5,y = 12.5,yend = 12.5)
print(p)

5、阴影部分添加

p <- ggplot(climate, aes(x = Year, y = Anomaly10y)) +
  geom_line() +
  ## 添加一个矩形区域，从1940年到1970年之间，y值从-1到1，半透明且填充为浅蓝色
  annotate("rect",xmin = 1940,xmax = 1970,ymin = -1,ymax = 1,alpha = 0.5,fill = "lightblue")
print(p)

6、动态调整文本颜色和大小

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #根据 mpg 值动态调整文本颜色和大小，mpg 较大的数据点对应的文本将更大且颜色不同。
  geom_text(aes(label = rownames(mtcars), color = mpg, size = mpg))

print(p)

三、使用 ggrepel包：防止文本重叠

ggrepel 包是对 ggplot2 包的一个扩展，旨在解决 ggplot2 中文本标签重叠的问题。它和 ggplot2 包紧密相关，专门用于提升 ggplot2 的文本注释功能，特别是在复杂的可视化场景中，避免文本重叠，从而使标签更容易阅读和解释。

在数据点较多或文本注释较密集时，文本标签可能会重叠。ggrepel 包提供了 geom_text_repel() 和 geom_label_repel() 会自动调整标签的位置，避免重叠，并保持文本与数据点的连接。

library(ggrepel)

p <- ggplot(mtcars, aes(x = wt, y = mpg)) +
  geom_point() +
  #geom_text_repel() 自动调整文本位置，避免文本重叠，使图形更加清晰。
  geom_text_repel(aes(label = rownames(mtcars)))

print(p)