Grid 学习笔记
2020-05-11 本文已影响0人
吴十三和小可爱的札记
Introduction
grid包是一个底层的绘图系统，能够灵活地控制图形输出的外观和布局，它能把图形逐个地添加到画布中设定好的位置上去。grid包不仅可以输出图形，还可以产生图形组件并复用和重组，形成复杂图形，也是lattice 和 ggplot2 的基础系统，理论上来讲能够完成一切可视化方案。 由于lattice 和 ggplot2 是基于grid 开发的，所以了解grid 系统有利于实现更灵活多变的可视化方案。
start a new page
All grid output occurs relative to the current viewport (region) on a page. In order to start a new page of output, the user must call the grid.newpage() function.
Create a Grid Viewport
viewport是grid包的核心对象和基础，即画布中的一个矩形的绘图区域，可通过viewport()函数新建窗口对象。
参数注释：
- x：x坐标相对整个窗口x轴位置
- y：y坐标中心相对整个窗口y轴位置
- just：x和y所指的位置，默认为矩形中心位置
- plotViewport()
- dataViewport()
换句话说：通过这三个参数即可设定可视化窗口。
library(grid)
library(ggplot2)
####
grid.newpage()
grid.show.viewport(viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5,height = 0.5))
####
grid.newpage()
vp1 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5)
plot1 <- ggplot(data = iris, aes(x = Sepal.Length, y = Sepal.Width)) +
geom_point(aes(colour = Species))
print(plot1, vp = vp1)
image.png
####
grid.newpage()
grid.show.viewport(viewport(x=0.5, y= 0.5, width = 0.5, height=0.5, just = c("left","bottom")))
image.png
####
grid.newpage()
vp2 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5, just = c("left","bottom"))
print(plot1, vp = vp2)
image.png
viewport layout
layout：申明对目前画布进行拆分 layout.pos.row；layout.pos.col：可视化实现的位置，一般与grid.layout() 参数有关。
library(grid)
library(ggplot2)
####
plot <- ggplot(data = iris, aes(x = Sepal.Length,
y = Sepal.Width)) +
geom_point(aes(colour = Species)) +
theme(legend.position=c(0.8,0.7))
####
grid.newpage()
pushViewport(viewport(layout = grid.layout(4, 4)))
print(plot, vp = viewport(layout.pos.row = 3:4, layout.pos.col = 1:2))
print(plot, vp = viewport(layout.pos.row = 1, layout.pos.col = 1:2))
print(plot, vp = viewport(layout.pos.row = 1:2, layout.pos.col = 3:4))
image.png
viewport tree
Grid同样能够通过树状结构管理矩形区域。 * pushViewport()：将指定的矩形区域插入为当前画布的子节点，同时画布转移为刚插入的viewport。 * upViewport()：当前viewport移动到父节点； * downViewport()：当前viewport移动到指定name的子节点；
library(grid)
library(ggplot2)
grid.newpage()
####
vp1 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5)
pushViewport(vp1)
plot <- ggplot(data = iris, aes(x = Sepal.Length, y = Sepal.Width)) +
geom_point(aes(colour = Species))
print(plot , newpage = F)
upViewport() #返回父节点
####
vp2 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5, just = c("left","bottom"))
pushViewport(vp2)
print(plot , newpage = F)
image.png
vpTree
可以利用vpTree提前规划作图矩形区域，以便进行分区域可视化。 * seekViewport()：搜索指定name的viewport，将其设置为当前画布。 * popViewport()：删除当前viewport，同时转移画布为其的父节点； ** vpList 里面的所有viewport 的等级是平行的，而vpStack中的是按输入viewport 的顺序 树状排列。**
####
library(grid)
library(ggplot2)
grid.newpage()
# set up viewport
vp1 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5,
name = "vp1")
vp2 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5,
just = c("left","bottom"), name = "vp2")
vp3 <- viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 0.5, height = 0.5,
just = c("right","top"), name = "vp3")
# 规划矩形区域： vp为第一层， vp1-3并列为第二层
tree <- vpTree(viewport(x = 0.5, y = 0.5, width = 1, height = 1,
name = "vp"),
vpList(vp1, vp2, vp3))
# push
pushViewport(tree)
plot <- ggplot(data = iris, aes(x = Sepal.Length,
y = Sepal.Width)) +
geom_point(aes(colour = Species)) +
theme(legend.position=c(0.8,0.7))
seekViewport("vp")
print(plot, newpage = FALSE)
seekViewport("vp1")
print(plot, newpage = FALSE)
seekViewport("vp2")
print(plot, newpage = FALSE)
seekViewport("vp3")
print(plot, newpage = FALSE)
image.png
geom
以grid.XX 格式出现的相关函数，基本和ggplot2 中geom_格式的函数相似，一般用于图形变换。
grid.rect(...)
grid.lines(...)
grid.polygon(...)
grid.circle(...)
grid.text(...)
Grob
与grid.XX 一样，但Grob 对象不会输出可视化结果，而是创建可以复用和重组的图形组件。 可用grid.draw() 显示相应组件，而grid.edit 可用于修改相应组件。
有的包如ggplot2 只是在作图ing时，才会产生grid 组件，因此可以先进行可视化，然后通过grid.force() 强制产生组件，然后用grid.ls()查看组件然后修改。其实没太大意义，首先是ggplot2 图形界面修改链接已经非常多了。而且其输出对象非常复杂，如不是特殊必要(写包)，可能没必要去阅读那些组件。
####
library(grid)
library(ggplot2)
####
grid.newpage()
my_rect <- rectGrob(name = "my_rect", x = 0.5,
y = 0.5, width = 0.8, height = 0.3)
grid.draw(my_rect)
image.png
grid.edit("my_rect", gp = gpar(col = "red", lty = 1))
image.png
####
grid.newpage()
plot <- ggplot(data = iris, aes(x = Sepal.Length,
y = Sepal.Width)) +
geom_point(aes(colour = Species))
plot
grid.force()
image.png
grid.ls()
## layout
## background.1-11-12-1
## panel.7-5-7-5
## grill.gTree.743
## panel.background..rect.734
## panel.grid.minor.y..polyline.736
## panel.grid.minor.x..polyline.738
## panel.grid.major.y..polyline.740
## panel.grid.major.x..polyline.742
## NULL
## geom_point.points.730
## NULL
## panel.border..zeroGrob.731
## spacer.8-6-8-6
## spacer.8-4-8-4
## spacer.6-6-6-6
## spacer.6-4-6-4
## axis-t.6-5-6-5
## axis-l.7-4-7-4
## NULL
## axis
## axis.1-1-1-1
## GRID.text.750
## axis.1-2-1-2
## axis-r.7-6-7-6
## axis-b.8-5-8-5
## NULL
## axis
## axis.1-1-1-1
## axis.2-1-2-1
## GRID.text.746
## xlab-t.5-5-5-5
## xlab-b.9-5-9-5
## GRID.text.754
## ylab-l.7-3-7-3
## GRID.text.757
## ylab-r.7-7-7-7
## guide-box.7-9-7-9
## legend.box.background.2-4-4-2
## guides.3-3-3-3
## background.1-6-7-1
## title.2-5-2-2
## guide.title.titleGrob.762
## GRID.text.760
## key-3-1-bg.4-2-4-2
## key-3-1-1.4-2-4-2
## key-4-1-bg.5-2-5-2
## key-4-1-1.5-2-5-2
## key-5-1-bg.6-2-6-2
## key-5-1-1.6-2-6-2
## label-3-3.4-4-4-4
## guide.label.titleGrob.765
## GRID.text.763
## label-4-3.5-4-5-4
## guide.label.titleGrob.768
## GRID.text.766
## label-5-3.6-4-6-4
## guide.label.titleGrob.771
## GRID.text.769
## subtitle.4-5-4-5
## title.3-5-3-5
## caption.10-5-10-5
## tag.2-2-2-2
# grid.edit("geom_point.points.2855",
# gp = gpar(col = c("white","red", "navy")))
# point 后缀数字一直在改变。。。
gpar
gpar() 和基础绘图函数par()一样，用于创建图形参数对象，例如：外框颜色、填充颜色、透明度、线段类型、线段宽度等。
gp <- get.gpar() # 获取现存gpar参数
utils::str(gp) # 整齐输出gpar参数
- col Colour for lines and borders.
- fill Colour for filling rectangles, polygons, …
- alpha Alpha channel for transparency
- lty Line type
- lwd Line width
- lex Multiplier applied to line width
- lineend Line end style (round, butt, square)
- linejoin Line join style (round, mitre, bevel)
- linemitre Line mitre limit (number greater than 1)
- fontsize The size of text (in points)
- cex Multiplier applied to fontsize
- fontfamily The font family
- fontface The font face (bold, italic, …)
- lineheight The height of a line as a multiple of the size of text
- font Font face (alias for fontface; for backward compatibility)
gTree
利用gTree 的可以灵活的构建复杂的gpar 组件，其中一般是就近原则，靠近谁就用谁的参数，可以用grid包自带的函数进行说明：
####
library(grid)
####
grid.newpage()
vp <- viewport(w = .8, h = .8, gp = gpar(col="blue"))
pushViewport(vp) #push viewport
gp <- get.gpar() # 获取现存gpar参数
utils::str(gp) # 整齐输出gpar参数
## List of 14
## $ fill : chr "white"
## $ col : chr "blue"
## $ lty : chr "solid"
## $ lwd : num 1
## $ cex : num 1
## $ fontsize : num 12
## $ lineheight: num 1.2
## $ font : int 1
## $ fontfamily: chr ""
## $ alpha : num 1
## $ lineend : chr "round"
## $ linejoin : chr "round"
## $ linemitre : num 10
## $ lex : num 1
## - attr(*, "class")= chr "gpar"
grid.text("This text is the colour set by the viewport (blue)",
y = 1, just = c("center", "bottom"),
gp = gpar(fontsize = 20), vp = vp)
# viewport = vp, 表现与vp中的gpar参数想同
####
grid.draw(gTree(children = gList(rectGrob(gp = gpar(col="red")),
textGrob(paste("The rect is its own colour (red)",
"but this text is the colour",
"set by the gTree (green)",
sep = "\n"))),
gp = gpar(col = "green"), vp = vp))
image.png
gp <- get.gpar() # 获取现存gpar参数
utils::str(gp) # 整齐输出gpar参数
## List of 14
## $ fill : chr "white"
## $ col : chr "blue"
## $ lty : chr "solid"
## $ lwd : num 1
## $ cex : num 1
## $ fontsize : num 12
## $ lineheight: num 1.2
## $ font : int 1
## $ fontfamily: chr ""
## $ alpha : num 1
## $ lineend : chr "round"
## $ linejoin : chr "round"
## $ linemitre : num 10
## $ lex : num 1
## - attr(*, "class")= chr "gpar"
我们可以看到现存图形界面中的gpar是没有改变的,但：
- grid.text 以vp 中的gpar 参数为基础
- rectGrob 以自带的gpar 参数构建
- textGrob 以gTree 设定的 gpar 构建
