径向柱状图

作者

[编辑] 易旭洋;

[贡献] 郑虎.

示例

RadialColumnChart DEMO1

通过环形布局展示四足动物各分类群受威胁物种比例，蓝色基准线表示最佳估计比例，灰色网格线辅助百分比读数。

环境配置

  • 系统要求： 跨平台（Linux/MacOS/Windows）

  • 编程语言：R

  • 依赖包：ggplot2, dplyr, scales, ggforce

# 安装包
if (!requireNamespace("ggplot2", quietly = TRUE)) {
  install.packages("ggplot2")
}
if (!requireNamespace("dplyr", quietly = TRUE)) {
  install.packages("dplyr")
}
if (!requireNamespace("scales", quietly = TRUE)) {
  install.packages("scales")
}
if (!requireNamespace("ggforce", quietly = TRUE)) {
  install.packages("ggforce")
}

# 加载包
library(ggplot2)    
library(dplyr)      
library(scales)    
library(ggforce)

数据准备

  • 需包含R内置的数据集（如iris、penguins）和生物医学相关数据集（如组学数据、生存信息、临床指标等）。
  • 生物医学相关数据集需上传至Bizard腾讯云以便获取插入教程的链接，来自于公共数据集的数据最佳，若由个人/组织提供需确保数据能够被公开。数据集大小需小于1MB。
# 数据读入和处理代码可以自由选择是否展示------
# 生成模拟临床数据
set.seed(123)
n <- 12  # 样本量

df <- data.frame(
  id = 1:n,
  patient = paste0("P-", sprintf("%02d", 1:n)),
  value = c(rnorm(6, 80, 15), rnorm(6, 120, 20)),  # 对照组与治疗组
  group = rep(c("Control", "Treatment"), each = 6)
) %>%
  mutate(
    angle = 90 - 360 * (id - 0.5)/n,
    hjust = ifelse(angle < -90, 1, 0),
    angle = ifelse(angle < -90, angle + 180, angle)
  )

# 添加内置数据集
data("iris")

可视化

1. 简单环形布局

# 基础柱状图
p1 <- ggplot(df, aes(x = factor(id), y = value)) +
  geom_col(aes(fill = group), width = 0.8, alpha = 0.8) +
  coord_radial(inner.radius = 0.3) +
  scale_fill_manual(values = c("#1E88E5", "#D81B60")) +
  theme_void() +
  labs(title = "治疗组与对照组指标对比")
p1
图 1: 基因表达范围径向图

补充基础代码可以扩展的重要参数，并提供对应的绘图代码，例如：

提示

关键参数:

  • coord_radial(inner.radius=0.3): 控制中心空白区域比例

  • width=0.8: 柱宽建议值范围0.5-1.0

  • alpha=0.8: 设置颜色透明度

p2 <- ggplot(df, aes(x = factor(id))) +
  geom_col(aes(y = value, fill = group), width = 0.85) +
  geom_text(aes(y = value + 15, label = patient, angle = angle), 
            size = 3, hjust = 0.3) +
  coord_radial(start = -0.05 * pi) +
  scale_fill_manual(values = c("#004D40", "#FFA000")) +
  theme_void() +
  labs(fill = "实验分组")

p2
图 2: 带患者标签的径向图

2. 更多进阶图表

p1 <- ggplot(df) +
  geom_col(aes(x = id, y = value, fill = group), width = 0.85) +
  geom_hline(yintercept = c(50, 100, 150), 
             color = "grey80", linetype = "dashed") +
  geom_segment(aes(x = 0.5, xend = n+0.5, y = 100, yend = 100),
               color = "#283593", linewidth = 0.8) +
  geom_text(aes(x = id, y = value + 20, label = patient, angle = angle),
            size = 3, hjust = 0.3) +
  coord_radial(inner.radius = 0.25) +
  scale_fill_brewer(palette = "Set2") +
  theme_void() +
  labs(caption = "虚线表示临床指标参考区间") +
  theme(legend.position = "bottom")

p1
图 3: 科研级径向柱状图 
# 生成主绘图对象
p1 <-  ggplot(df) +
  geom_col(aes(x = id, y = value, fill = group), 
           width = 0.85, alpha = 0.8) +
  
  # ========== 核心坐标轴系统 ==========
# 主Y轴线（沿0度方向）
geom_segment(aes(x = 0.5, xend = 0.5, y = 0, yend = max(df$value) * 1.1),
             color = "grey40", linewidth = 0.6, 
             arrow = arrow(length = unit(0.2, "cm"))) +
  
  # Y轴刻度线（放射状）
  do.call(c, lapply(c(50, 100, 150), function(yval) {
    geom_segment(aes(x = 0.5 - 0.05, xend = 0.5 + 0.05,
                     y = yval, yend = yval),
                 color = "grey50", linewidth = 0.4)
  })) +  # 合并列表中的元素
  
  # Y轴刻度标签（沿轴线方向）
  do.call(c, lapply(c(50, 100, 150), function(yval) {
    geom_text(aes(x = 0.5 + 0.1, y = yval,
                  label = yval, angle = -90),
              color = "grey30", size = 3.5, hjust = 0)
  })) +  # 合并列表中的元素
  
  # 其他横线和数据标签
  geom_hline(yintercept = c(50, 100, 150), 
             color = "grey80", linetype = "dashed") +
  geom_segment(aes(x = 0.5, xend = 0.5, y = 100, yend = 100), 
               color = "#283593", linewidth = 0.8) + # 修改 end 坐标，以适应极坐标
  geom_text(aes(x = id, y = value + 20, label = patient, angle = angle),
            size = 3, hjust = 0.3) +
  
  # ========== 坐标系设置 ==========
coord_radial(inner.radius = 0.35,
             start = -0.1 * pi) +
  
  # ========== 视觉映射 ==========
scale_fill_viridis_d(option = "C", begin = 0.2) +
  theme_void() +
  labs(caption = "虚线表示临床指标参考区间") +
  theme(plot.margin = margin(2, 2, 2, 2, "cm"),
        legend.position = "bottom")

p1
图 4: 科研级径向柱状图

应用场景

展示可视化图表在生物医学文献中的实际应用，如果基础图表/进阶图表被广泛应用在各类生物医学文献，则可以选择分别展示。

RadialColumnChartApp1
图 5: 径向柱状图应用

该径向柱状图通过环形布局直观展示四足动物保护现状

参考文献

[1] Cox N, Young BE, & Xie Y. A global reptile assessment highlights shared conservation needs of tetrapods. Nature. 2022 May;605(7909):285-290. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04664-7

[2] Costa, A. M., Machado, J. T., & Quelhas, M. D. (2011). Histogram-based DNA analysis for the visualization of chromosome, genome, and species information. Bioinformatics, 27(9), 1207–1214. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr131