如何在R中的绘图之外绘制图例？

在R中，我们可以使用legend()函数在绘图时添加图例，但有时候我们可能需要在绘图之外单独绘制图例，比如将图例放在文本或网页中。本文将介绍如何在R中的绘图之外绘制图例。

简单示例

让我们从一个简单的示例开始。我们可以使用ggplot2包中的diamonds数据集生成一个散点图，然后将其保存为PDF文件，并在PDF文件中绘制一个图例。以下是完整的代码：

library(ggplot2)

# 生成散点图
p <- ggplot(data=diamonds, aes(x=carat, y=price, color=cut)) +
  geom_point()

# 保存为PDF文件
pdf("scatterplot.pdf", width=7, height=7)

# 绘制散点图
p

# 绘制图例
legend("topright", legend=levels(diamonds$cut), col=1:length(levels(diamonds$cut)), pch=16)

# 结束绘图
dev.off()

在代码中，我们使用pdf()函数将图形设备切换为PDF文件，然后使用ggplot2包的ggplot()函数生成一个散点图，并将其指定给对象p。接着我们用p显示散点图和用legend()函数在图表之外绘制图例。

在函数legend()中，我们指定提供的图例文本和它们对应的颜色，并将位置指定为“topright”。

最后，我们使用dev.off()函数将图形设备切换回默认情况。完成后，你将看到一个名为scatterplot.pdf的PDF文件，其中包含一个散点图和一个图例。在此过程中，我们使用了一些基本的R绘图函数和语法。

更高级的例子

上面的示例演示了如何在绘图之外绘制一个简单的图例。但在实际中，我们可能需要在图例中涵盖更多方面的内容。以下是一个更高级、更丰富的例子。

我们将使用以下代码生成一个散点图，并在文本中创建一个图例。在图例中，我们将包括额外的细节，如标题、文本和图形。我们还将使用其他一些一般函数和参数来设置和调整图例。

# 生成散点图
p <- ggplot(data=diamonds, aes(x=carat, y=price, color=cut)) +
  geom_point()

# 创建图例
legend_text <- "Legend Title"
legend_title <- element_textface(size=14, color="black")
legend_info <- element_textface(size=12, color="gray20")

legend_graph <- c("black", "red", "green", "blue", "purple")
names(legend_graph) <- levels(diamonds$cut)
legend_graph <- legend_graph[order(names(legend_graph))]

legend_text_box <- tableGrob(data.frame(legend_text), theme=ttheme_default(core=list(fg_params=list(fontsize=14))))

legend_title_box <- tableGrob(data.frame(legend_graph), cols=2, theme=ttheme_default(core=list(bg_params=list(fill="white"), fg_params=list(fontsize=12))))

legend_info_box <- tableGrob(data.frame("Label 1", "Label 2"), cols=2, theme=ttheme_default(core=list(fg_params=list(fontsize=12))))

legend_info_box2 <- tableGrob(data.frame("Label 3", "Label 4"), cols=2, theme=ttheme_default(core=list(fg_params=list(fontsize=12))))

empty_box <- tableGrob(data.frame(matrix("", ncol=2, nrow=2)), theme=ttheme_default(core=list(fg_params=list(fontsize=12))))

legend_box <- gTree(children=gList(legend_text_box, empty_box, legend_title_box, empty_box, legend_info_box, legend_info_box2))

# 保存为PDF文件
pdf("scatterplot with legend.pdf", width=9, height=6)

# 绘制散点图
p

# 将图例添加到绘图之外
grid.arrange(p, legend_box, ncol=2, width.ratio=c(3/4,1/4), heights=c(4,1))

# 结束绘图
dev.off()

在代码中，我们使用ggplot2包中的ggplot()函数创建一个散点图，并将结果保存在名为p的对象中。

然后，我们创建一个名为legend_box的图形对象。这个对象由六个不同的组成部分构成。首先是一个标题，其文本为“Legend Title”。我们使用element_textface()函数来创建一个字体更大、颜色为黑色的元素文本。我们使用此函数创建两个其他元素文本：一个用于图例的说明文字，另一个用于图例中的各项。我们随后创建两个表格，以包含这些文本。 tableGrob() 函数不仅允许我们创建表格，还允许我们自定义它们的外表，包括背景色、外观和字体。我们在表格上使用了 ttheme_default() 函数，以确保背景是空白的。

对于图例中的每个项目，我们创建了一个颜色矩形和一行文本，以说明每行的含义。我们将这些信息存储在一个矢量中，以按列排序。我们使用 order() 函数将每一行的信息按字母顺序排序。然后，我们将每一个颜色值分配到每个等级的列中。

最后，我们使用 grid.arrange() 函数将图例与散点图结合起来。我们指定了一些参数，以根据适当的大小和位置规定来排列图例和散点图。

在函数 grid.arrange() 中，我们使用参数 ncol 来设置图例的列数。我们还使用参数 width.ratio 和 heights 来指定两个图形对象的相对大小。我们使用 empty_box 组件来添加空间， 以使两个对象尺寸一样。然后，我们使用 dev.off() 函数，来结束绘图。

在以上示例代码中，我们使用了许多R绘图相关函数、语法、参数和包（例如ggplot2和gridExtra）。要了解这些技术的更多细节和玩法，可以参阅相关的文档和教程，或阅读一本R统计学习入门教材。