关于 ggplot2 饼图的几点说明 - coord_polar

coord_polar() 是 ggplot2 中的极坐标函数，它可以弯曲横纵坐标，使用这个函数做出蜘蛛图或饼图的效果。我在网络上查了一下，比较少看到关于 coord_polar() 原理的介绍，只是在 ggplot2 的 Tidyverse 上发现了几个例子。

library(ggpubr)
library(ggplot2)

df <- data.frame(name = c("A", "B", "C"), value = c(10, 50, 30))
p <- ggplot(df, aes(x=name, y=value, fill=name)) + geom_bar(stat="identity", width=1, colour="black")
g <- ggplot(df, aes(x="", y=value, fill=name)) + geom_bar(stat="identity", width=1, colour="black")

用法

coord_polar() 主要有四个参数：theta， start， direction 和 clip 。

coord_polar(theta = "x", start = 0, direction = 1, clip = "on")

• theta：variable to map angle to ( x or y ).

• start：offset of starting point from 12 o'clock in radians.

• direction：1, clockwise; -1, anticlockwise.

• clip：Should drawing be clipped to the extent of the plot panel? A setting of "on" (the default) means yes, and a setting of "off" means no.

小知识：角度制 vs 弧度制

1度=π/180≈0.01745弧度，1弧度=180/π≈57.3度。

角的度量单位通常有两种，一种是角度制，另一种就是弧度制。角度制，就是用角的大小来度量角的大小的方法。在角度制中，我们把周角的 1/360 看作 1 度，那么，半周就是 180 度，一周就是 360 度。由于 1 度的大小不因为圆的大小而改变，所以角度大小是一个与圆的半径无关的量。

弧度制，顾名思义，就是用弧的长度来度量角的大小的方法。单位弧度定义为圆周上长度等于半径的圆弧与圆心构成的角。由于圆弧长短与圆半径之比，不因为圆的大小而改变，所以弧度数也是一个与圆的半径无关的量。角度以弧度给出时，通常不写弧度单位，有时记为 rad 或 R。

参数示例

结合一些示例，理解一下 coord_polar() 的几个参数。

• theta="x"

x 轴极化，x 轴刻度值对应扇形弧度，y 轴刻度值对应圆环半径。p 中由于 x 是等长的，所以 p1 每一个弧度为 60 度；p2 的每一个弧度为 360 度。

p1 <- p + coord_polar(theta="x") + labs(title="theta=\"x\"")
g1 <- g + coord_polar(theta="x") + labs(title="theta=\"x\"")
ggarrange(p, g, p1, g1, ncol=2, nrow=2, labels=c("p", "g", "p1", "g1"))

• theta="y"

y 轴极化，y 轴刻度值对应扇形弧度，x 轴长度对应扇形半径。对于并列柱状图 p，以最大的 y 值作为 360 度的弧度，剩下的按比例类推，由于 p 中 A、B、C 是等长的，所以在 p1 中它们的半径是 1:2:3。对于堆叠柱状图 g，把 y 值按照比例划分弧度，因此它们的弧度比等于各自的 y 值比例。

p2 <- p + coord_polar(theta="y") + labs(title="theta=\"y\"")
g2 <- g + coord_polar(theta="y") + labs(title="theta=\"y\"")
ggarrange(p, g, p2, g2, ncol=2, nrow=2, labels=c("p", "g", "p2", "g2"))

• start=pi/6, direction=1

起始位置为距离 12 点针方向 30 度，顺时针排列。

p3 <- p + coord_polar(theta="y", start=pi/6, direction=1) + labs(title="theta=\"x\",start=pi/6,direction=1")
g3 <- g + coord_polar(theta="y", start=pi/6, direction=1) + labs(title="theta=\"x\",start=pi/6,direction=1")
ggarrange(p, g, p3, g3, ncol=2, nrow=2, labels=c("p", "g", "p3", "g3"))

• start=pi/6, direction=-1

起始位置为距离 12 点针方向 30 度，逆时针排序。

p4 <- p + coord_polar(theta="y", start=pi/6, direction=-1) + labs(title="theta=\"y\",start=pi/6,direction=-1")
g4 <- g + coord_polar(theta="y", start=pi/6, direction=-1) + labs(title="theta=\"y\",start=pi/6,direction=-1")
ggarrange(p, g, p4, g4, ncol=2, nrow=2, labels=c("p", "g", "p4", "g4"))

• start=-pi/6, direction=1

起始位置为距离 12 点针方向负 30 度，顺时针排序。

p5 <- p + coord_polar(theta="y", start=-pi/6, direction=1) + labs(title="theta=\"y\",start=-pi/6,direction=1")
g5 <- g + coord_polar(theta="y", start=-pi/6, direction=1) + labs(title="theta=\"y\",start=-pi/6,direction=1")
ggarrange(p, g, p5, g5, ncol=2, nrow=2, labels=c("p", "g", "p5", "g5"))

Github 上有关于 coord-pola.r 的源码，整个代码只有 300 多行，有兴趣的同学可以去研究一下，上面的理解如有不对的地方还请帮忙指正。