こちらの記事は、Tokyo.R第99回R勉強会でのLT発表資料をWeb用に再編したものです。

ggplot2で軸関連のコントロールをしようとすると結構こんがらがる

ggplot2でプロットを行っていると、見やすさやレイアウトなどの観点から軸関連の設定を変えたいときがあります。

しかし

軸に関連する設定はscale_関数やtheme関数などをまたいで行われる
人によっては普段使わないような引数を用いて設定を行う必要がある

といった背景から、ggplot2で軸のコントロールをしようとすると実は結構こんがらがります。

そのため、いざ軸のコントロールをしようとすると、「改めて考えてみると、この操作ってどんなコードでできるのかよくわからないな……？」となることも多いと思います。

例えば
「軸ラベルの内容」はscale_*関数等で設定する必要がありますが、「軸ラベルのフォント」についてはtheme関数で設定する必要があります

そこでここでは、こんがらがりがちな軸関連のコントロールを逆引き的にご紹介しようと思います！

発表者が把握している書き方をご紹介しますが、他にもっとよい書き方があるかもしれません
どちらかというと初心者向けの内容になります
データはpalmerpenguins::penguinsを利用します（参考：https://allisonhorst.github.io/palmerpenguins/）

基本のプロット

以下のgraph1、graph2を基本のプロットとして、設定でどのようにプロットが変わるかを確認します。

graph1	graph2

描画コード.R

theme_tmp <- theme(
  axis.title = element_text(family = "sans", size = 10), 
  axis.text = element_text(family = "sans", size = 10), 
  legend.title = element_text(family = "sans", size = 10), 
  legend.text = element_text(family = "sans", size = 10), 
  panel.background = element_blank(), 
  panel.border = element_rect(fill = NA, color = "black"), 
  panel.grid.major = element_line(color = "black", size = 0.2), 
  panel.grid.minor = element_line(color = "black", linetype = 2, size = 0.2)
)

graph1 <- ggplot(data = penguins) + 
  geom_point(aes(x = bill_length_mm, y = bill_depth_mm, color = species, shape = species), size = 1.2, alpha = 0.9) + 
  scale_color_manual(values = MetBrewer::met.brewer(name = "Hiroshige", n = 3)) + 
  theme_tmp
  
ggsave(graph1, file = "graph1.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)
  

graph2 <- ggplot(data = penguins) + 
  geom_violin(aes(x = species, y = bill_length_mm, fill = species)) + 
  scale_fill_manual(values = MetBrewer::met.brewer(name = "Hiroshige", n = 3)) + 
  theme_tmp + 
  theme(
    panel.grid.major = element_blank()
  )

ggsave(graph2, file = "graph2.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

※カラーパレットとしてMetBrewerを使用しています（参考：期待の新カラーパレット {MetBrewer}：メトロポリタン美術館所蔵の作品の色合いをRで！）。

軸のコントロールとそれを実現する設定

軸の範囲と軸目盛の間隔を調整

→　scale_*内でlimit, breaks, minor_breaksを設定！

graph1_axisrange <- graph1 + 
  scale_x_continuous(limits = c(30, 60), breaks = seq(30, 60, 10), minor_breaks = seq(30, 60, 5)) + 
  scale_y_continuous(limits = c(10, 25), breaks = seq(10, 30, 10), minor_breaks = seq(10, 30, 5))

ggsave(graph1_axisrange, file = "graph1_axisrange.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸タイトル、ラベルの文字の大きさやフォントを変える

→　theme内のaxis.title, axis.textに対し、element_textを用いて設定！

graph1_textfont <- graph1 + 
  theme(
    axis.title = element_text(family = "serif", size = 15), 
    axis.text = element_text(family = "mono", size = 15)
  )

ggsave(graph1_textfont, file = "graph1_textfont.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸ラベルの文字の角度を変える

→　element_text内でangleを設定！

graph2_textangle <- graph2 + 
  theme(
    axis.title.x = element_blank(), 
    axis.text.x = element_text(angle = 90)
  )

ggsave(graph2_textangle, file = "graph2_textangle.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸タイトル、軸ラベルのテキストを編集する

→　scale_*関数内でname, labelsを設定！

graph1_titletext <- graph1 + 
  scale_x_continuous(name = "Bill length(mm)", limits = c(30, 60), breaks = seq(30, 60, 10), minor_breaks = seq(30, 60, 5), labels = paste0(seq(30, 60, 10), ".0"))

ggsave(graph1_titletext, file = "graph1_titletext.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

対数軸を使用したい！

→　scale_ _log10あるいはscale_関数内でtrans = "log10"を指定！

graph1_log10 <- graph1 + 
  scale_x_log10() + 
  scale_y_continuous(trans = "log10")

ggsave(graph1_log10, file = "graph1_log10.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸タイトル、軸ラベル、軸目盛を消したい

→　theme関数内でelement_blank関数を用いる！
※name = "none"やbreaks = ""とは挙動が違うので注意！（これらを設定した場合、「タイトルやラベルがあるスペースは残っているが文字は見えない状態」になります）

graph2_axistitletext <- graph2 + 
  theme(
    axis.title.x = element_blank(), 
    axis.text.x = element_blank(), 
    axis.ticks.x = element_blank()
  )

ggsave(graph2_axistitletext, file = "graph2_axistitletext.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

片方の軸を消す

→　element_blankで軸や枠線を非表示に！

graph2_oneaxis <- graph2 + 
  theme(
    axis.line.x = element_blank(), 
    panel.background = element_blank(), 
    panel.border = element_blank()
  )

ggsave(graph2_oneaxis, file = "graph2_oneaxis.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸の位置を変えたい！

→　scale_内でpositionを設定！

graph2_position <- graph2 + 
  scale_x_discrete(position = "top")

ggsave(graph2_position, file = "graph2_position.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

x軸とy軸を入れ替えたい！

→　coord_flipを使う！

graph2_flip <- graph2 + 
  coord_flip()

ggsave(graph2_flip, file = "graph2_flip.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸を矢印にしたい！

→　theme内のaxis.lineに対し、element_lineを用いて設定！

graph1_arrow <- graph1 + 
  theme(
    axis.line = element_line(arrow = arrow(length = unit(0.2, "cm")))
  )

ggsave(graph1_arrow, file = "graph1_arrow.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

軸ラベルに斜字や太字交じりのラベルを使いたい！

→　theme内のaxis.textに対し、ggtext::element_markdownを用いて設定！
上記の設定に加えて、labelsで設定できるラベル内容にMarkdown記法を用いることで、軸ラベル内に複数の字体を混在させることができるようになります。
参考：https://wilkelab.org/ggtext/

graph2_scientificname <- graph2 + 
  scale_x_discrete(labels = c("<b><i>P. adeliae</i></b><br><span style = 'font-size:4pt'>(Hombron & Jacquinot, 1841)</span>", "<b><i>P. antarcticus</i></b><br><span style = 'font-size:4pt'>(Forster, 1781)</span>", "<b><i>P. papua</i></b><br><span style = 'font-size:4pt'>(Forster, 1781)</span>")) + 
  theme(
    axis.text.x = ggtext::element_markdown(family = "sans", size = 8)
  )

ggsave(graph2_scientificname, file = "graph2_scientificname.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

※学名参考：https://en.wikipedia.org/wiki/Ad%C3%A9lie_penguin; https://en.wikipedia.org/wiki/Chinstrap_penguin; https://en.wikipedia.org/wiki/Gentoo_penguin

2つめの軸を追加したい！

→　scale_関数内でsec.axisを設定！

graph2_secaxis <- graph2 + 
  scale_y_continuous(sec.axis = sec_axis(name = "Bill length(cm)", trans = ~ . * 0.1))

ggsave(graph2_secaxis, file = "graph2_secaxis.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

応用：軸ラベルを軸の位置に被らせたい！

→　coord_cartesian内でclip = "off"を指定し、annotateで文字列をプロット！

graph2_clipoff <- graph2 + 
  annotate("text", x = 1:3, y = 30, label = c("Adelie", "Chinstrap", "Gentoo"), angle = 45) + 
  coord_cartesian(clip = "off") + 
  theme(
    axis.title.x = element_blank(), 
    axis.text.x = element_blank(), 
    axis.ticks.x = element_blank(), 
    panel.background = element_blank(), 
    panel.border = element_blank()
  )

ggsave(graph2_clipoff, file = "graph2_clipoff.png", width = 10.5, height = 7, units = "cm", dpi = 200)

Before	After

さいごに

これらのコントロールは、

必要になったときに、検索して出てきたコードを実際に使ってみる
関数のレファレンスを見て、グラフのどのような部分をコントロールできるかを確認しておく

と覚えやすいと思います！

※theme設定に関しては以前投稿した以下の記事もご参照ください。
【ggplot2】themeの使い方まとめ2021：作ったグラフの見た目をきれいにコントロールするために

ggplot2における 軸関連のコントロール～逆引き的ミニまとめ～