使用r中的ggplot2绘制多个函数和数据点的问题

Question

我试图使用ggplot2包在同一个图上绘制5个函数和5个数据点。当我只是绘制函数时，代码可以工作，但是只要我添加数据点，处理就需要很长时间。如果我只添加一个点， - 大约需要10分钟来绘制，并且一旦我添加超过3个点就会冻结。

下面显示了一个可重现的示例（抱歉冗长的代码，但在我的情况下，我需要集成分段函数，我希望这可能是它需要这么长时间的部分原因）：

rm(list=ls())
library(ggplot2)
library(reshape2)
library(mosaic)

#Input x-values
T1 <- 3*24*3600
T2 <- 5*24*3600
T3 <- 15*24*3600
T4 <- 61*24*3600

#Input functions
V1=makeFun(75*exp(-x/50000)~x) 
V2=makeFun(1000*exp(-x/60000)~x) 
V3=makeFun(100*exp(-x/275000)~x)
V4=makeFun(125*exp(-(x-1300000)/800000)~x) 

f1=makeFun(V1(x)+V2(x)+V3(x)~x)
f2=makeFun(V2(x)+V3(x)~x)
f3=makeFun(V3(x)~x)
f4=makeFun(V4(x)~x)

#4 piecewise functions 
v <-  function(x) 
  (integrate(function(x)
    (x > 0 & x <= T1)*f1(x)/1000000000 + (x > T1 & x <= T2)*f2(x)/1000000000 + (x > T2 & x <= T3)*f3(x)/1000000000+ (x > T3 & x <= T4)*f4(x)/1000000000
    , lower=0, upper=x)$value)
Vo0<- Vectorize(v)

v_w <-  function(x) 
  (integrate(function(x)
    (x >= 0 & x <= T1)*V1(x)/1000000000
    , lower=0, upper=x)$value)
Vo1<- Vectorize(v_w)

v_s <-  function(x) 
  (integrate(function(x)
    (x >= 0 & x <= T2)*V2(x)/1000000000 
    , lower=0, upper=x)$value)
Vo2 <- Vectorize(v_s)

v_n1 <-  function(x) 
  (integrate(function(x)
    (x >= 0 & x <= T3)*V3(x)/1000000000 
    , lower=0, upper=x)$value)
Vo3 <- Vectorize(v_n1)

v_l <-  function(x) 
  (integrate(function(x)
    (x > T3 & x <= T4)*V4(x)/1000000000
    , lower=0, upper=x)$value)
Vo4 <- Vectorize(v_l)

#Point1 
x1<- 61*24*3600
y1 <- 0.205139861

# Point2
x2 <- 3*24*3600
y2 <- 0.004566857 

#Point3
x3 <- 5*24*3600
y3 <- 0.062331177 

#Point4
x4 <- 15*24*3600
y4<- 0.031999923

#Point5
x5 <- 46*24*3600
y5 <- 0.10585637 

#Input values needed to make the ggplot
x <-(0:T4)
d <- 3600*24

p2 <- ggplot(data.frame(x = c(0:T4)), aes(x = x)) +
  stat_function(fun=Vo0, size=1.5)+
  stat_function(fun=Vo1, color= "blue")+
  stat_function(fun=Vo2, color= "red")+
  stat_function(fun=Vo3, color= "green")+
  stat_function(fun=Vo4, color= "orange")+
  scale_x_continuous(sec.axis = sec_axis(~./(d), name="Days [d]"))+
  labs(x=expression("Seconds [s]"))+
  labs(y=expression("Volume [km3]")) +
  theme_bw(base_family = "Times", base_size = 18)  +
  theme(plot.title = element_text(hjust=0.5))
print(p2)

p3 <- p2 + geom_point(aes(x1,y1), size=3, color="black") 
#     geom_point(aes(x2,y2), size=1.5, color="blue")+
#    geom_point(aes(x3,y3), size=1.5, color="red")+
#   geom_point(aes(x4,y4), size=1.5, color="green")+
#  geom_point(aes(x5,v5), size=1.5, color="orange")

print(p3)

打印p2不会花太长时间，但是当你尝试打印p3时，我的电脑上需要10分钟（OS X 10.9.5），如果我从最后4点中删除＃，则只是冻结。

所以我的问题基本上是：我如何重写代码，使用ggplot2在同一个图中绘制函数（类似于我的）和数据点（多个）？ 任何建议都会受到高度赞赏，因为我已经坚持了一个星期了。 谢谢你的帮助！

Answer 1

将您的积分放在数据框中。如果你试图直接从全球环境中调用这些点，就像你一样，它会一遍又一遍地绘制它们。例如，对于您调用的原始数据框的每一行，它尝试在 x1 = 61 * 24 * 3600和 y1 = 0.205139861处绘制一次点ggplot，即61 * 24 * 3600行。难怪它需要永远。

df.points <- data.frame(xs = c(x1, x2, x3, x4, x5), 
                        ys = c(y1, y2, y3, y4, y5), 
                        ids = paste0("Vo", 0:4))

p2 + geom_point(data = df.points, aes(xs, ys, color = ids), size=3) +
  scale_color_manual(values = c("black", "blue", "red", "green", "orange"))

虽然您正在使用它，但没有理由让您的初始数据帧为61 * 24 * 3600行。 stat_function选择一系列平滑点来评估函数，只要它知道你想要的x值的范围，它就不需要那种分辨率。将第一个ggplot来电替换为：

p2 <- ggplot(data.frame(x = seq(0, T4, length.out = 100)), aes(x = x)) + ...

这将大大提高速度。

这些更改会在不到10秒的时间内打印出来。