Rのsuperheatで色々なヒートマップを描く（クラスタリングやグラフ付加）

Rのライブラリ「superheat」について簡単にまとめてみました。
このライブラリは、ヒートマップをきれいに描けるだけでなく、簡単なクラスタリングができたり、グラフや階層構造の図を併せて描くことができたりします。

※本家のドキュメントを参考にさせて頂きました。
https://rlbarter.github.io/superheat/index.html

使用パッケージについて

「superheat」パッケージをインストールして読み込みます。

R

install.packages("superheat")
library(superheat)

通常のヒートマップを描画する

superheat関数へ、ヒートマップ化対象のデータを渡して実行します。
titleでタイトル指定、title.sizeで文字サイズを指定できます。

R

superheat(mtcars, 
          title="superheat sample",
          title.size=6)

スケーリングする

scaleへTRUEを指定することで、スケーリングができます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE)

ソートする

行/列でソートする

pretty.order.rowsまたはpretty.order.colsへTRUEを指定することで、行または列方向のソートができます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE
          pretty.order.rows=TRUE,
          pretty.order.cols=TRUE)

カラム指定でソートする

order.rowsまたはorder.colsへ、行または列の各要素名を並べ替えた配列を指定することでソートができます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE
          order.rows=order(mtcars$mpg)) #行方向をmpgで並べ替え

カラーマップを指定する

カラーパレットで指定する

heat.col.schemeに、カレーパレット文字列を指定します。
指定できる種類は、"red", "green", "blue"などです。（デフォルトは"viridis"）

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          heat.col.scheme="blue")

任意の色で指定する

最小、中間、最大の色が指定できます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          heat.pal=c("blue", "white", "red"))

クラスタリング

デンドログラム（階層構造の分類）

row.dendrogramまたはcol.dendrogramへTRUEを指定することで、行または列方向に対し、デンドログラムによるクラスタリングができます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          row.dendrogram=TRUE)

クラスタリング（k-means法）

n.clusters.rowsまたはn.clusters.colsへ「クラス数」を指定することで、行または列方向に対し、k-means法によるクラスタリングができます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          n.clusters.rows=3,

          #ラベルに元々の行名を表示する
          #（これを指定しない場合は「クラス番号」のみが表示される）
          left.label="variable") 

ヒートマップへグラフを付加する

行/列方向の集約したデータをプロットしたグラフを、ヒートマップの右や上へ追加することができます。
ここでの注意点は、プロットするデータは、ヒートマップのどちら側か（右か上か）により、データ数を行数または列数と揃える必要があります。

ヒートマップ右側へグラフを付加する

yrへプロットしたいデータを指定します。ヒートマップの「行数」と同一数のデータを渡す必要があります。
yr.〜という引数群に値を指定することで、グラフ種別や各種プロパティが設定できます。

R

mpg <- mtcars$mpg
superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yr=mpg, 
          yr.plot.type="scatter", #デフォルトは"scatter"
          yr.axis.name="mpg")

ヒートマップ上側へグラフを付加する

ytへプロットしたいデータを指定します。ヒートマップの「列数」と同一数のデータを渡す必要があります。
行方向の処理と同様に、yt.〜という引数により各種プロパティが設定できます。

R

#ここでは、各列と「mpg」との相関を算出してプロットする
#（平均値や最大値など、列数と同一数となれば問題なし）
cor_mpg <- cor(mtcars)[1,]
superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yt=cor_mpg,
          yt.plot.type="bar",
          yt.axis.name="correlation with mpg")

散布図を付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"scatter"を指定します。
yr.plot.sizeまたはyt.plot.sizeにより、プロット点のサイズを指定できます。

R

superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yr=mtcars$mpg, 
          yr.plot.type="scatter", #デフォルトは"scatter"
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.size=0.5)

指定の点のみ色を変える

yr.obs.colまたはyt.obs.colに、全点の色を1つずつ指定することで、プロット点の色を指定することができます。

R

#プロット点の色を1つずつ指定する配列を準備（ここでは行数分）
point.col <- rep("skyblue", nrow(mtcars))
point.col[5] <- "orange"
point.col[15] <- "green"

superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yr=mtcars$mpg, 
          yr.plot.type="scatter", #デフォルトは"scatter"
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.size=0.5,
          yr.obs.col=point.col)

棒グラフを付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"bar"を指定します。
散布図と同様に、yr.plot.colまたはyt.plot.sizeにより、棒のサイズを指定できます。

R

superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yr=mtcars$mpg, 
          yr.plot.type="bar", 
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.size=0.5)

指定の棒のみ色を変える

yr.bar.colまたはyt.bar.colで枠線の色を指定できます。（全ての棒で共通）
yr.obs.colまたはyt.obs.colに、全棒の色を1つずつ指定することで、プロットされる棒の塗りつぶし色を指定することができます。

R

#プロット点の色を1つずつ指定する配列を準備（ここでは行数分）
bar.col <- rep("grey", nrow(mtcars))
bar.col[5] <- "skyblue"
bar.col[15] <- "pink"

superheat(mtcars,scale=TRUE,
          yr=mtcars$mpg, 
          yr.plot.type="bar", 
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.size=0.5,
          yr.bar.col="black", #枠線色
          yr.obs.col=bar.col) #棒の塗りつぶし色

線グラフを付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"line"を指定します。
yr.line.sizeまたはyt.line.sizeで線の太さを指定できます。
yr.line.colまたはyt.line.colで線の色を指定できます。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          left.label="variable",
          yr=mtcars$mpg,
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.type="line",
          yr.line.size=1,
          yr.line.col="gray")

平滑化(Lowess) した線グラフを付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"smooth"を指定します。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          left.label="variable",
          yr=mtcars$mpg,
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.type="smooth",
          yr.line.size=1,
          yr.line.col="gray")

点つき線グラフを付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"scatterline"を指定します。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          left.label="variable",
          yr=mtcars$mpg,
          yr.axis.name="mpg",
          yr.plot.type="scatterline",
          yr.line.size=1,
          yr.line.col="gray")

ボックスプロットを付加する

yr.plot.typeまたはyt.plot.typeに、"boxplot"を指定します。
ボックスプロットの特性上、データ点が多く含まれている必要があるため、基本的には、複数データを束ねるグループ化の変数を指定します。

R

superheat(mtcars, scale=TRUE,
          # 各行が所属するグループを示す変数を指定します
          # （ここでは"gear"）
          # この値は、factorやstrである必要があります。
          membership.rows=as.factor(mtcars$gear),
         
          #ラベルに元々の行名を表示する
          #（これを指定しない場合は"gear"の「分類子」のみが表示される）
          left.label="variable",
          
          # 「boxplot」での描画を指定することで、
          # 先に指定した"gear"ごとのボックスプロットが出力されます。
          yr=mtcars$mpg,
          yr.plot.type="boxplot",
          yr.axis.name="mpg boxplot / gear")