用ggplot添加误差线时的位置问题

Question

我有以下数据框

group1 = c('a', 'b')
group2 = c('1', '1', '2', '2')
mean = 1:4
sd = c(0.2, 0.3, 0.5, 0.8)
df = data.frame(group1, group2, mean, sd)

我想用geom_errorbar()在图表上绘制sd。效果很好：

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean))+
  geom_col(position = 'dodge') + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd),
                position = 'dodge')

我想减小误差线的宽度，所以我运行：

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean))+
  geom_col(position = 'dodge') + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd), width = 0.2,
                position = 'dodge')

到目前为止，一切都很好。但是后来我想按组2填充。

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean, fill = group2))+
  geom_col(position = 'dodge') + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd), width = 0.2,
                position = 'dodge')

问题在于错误栏不再位于中间。我不知道为什么。我查看了文档，但没有找到关于此问题的任何信息。我看着这个问题Force error bars to be in the middle of bar 而这个Aesthetics issue using position dodge in ggplots with geom_errorbar却没有人解释为什么会这样。一种建议的解决方案是添加position_dodge（0.9）。

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean, fill = group2))+
  geom_col(position = 'dodge') + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd), width = 0.2,
                position = position_dodge(0.9))

它起作用了，但是我不知道为什么以及它做了什么。有人可以解释发生了什么吗？为什么我不能仅添加width = 0.2来减小误差线的宽度？而position_dodge（0.9）的作用是什么？我为什么需要它？为什么仅当我添加fill = group2时才会出现问题？

Answer 1

TL; DR ：从一开始，position = "dodge"（或position = position_dodge(<some width value>)）并没有按照您的预期做。

基本直觉

position_dodge是ggplot2软件包中可用的位置调整功能之一。如果有多个 属于不同组的元素 占据相同的位置，则position_identity完全不执行任何操作，position_dodge会将元素并排放置position_stack将它们垂直放置，position_fill将它们垂直放置并按比例拉伸以适合整个绘图区域，等等。

以下是RStudio's ggplot2 cheat sheet中不同位置调整功能的行为摘要：

请注意，要闪避的元素等必须属于不同的组。如果在图解中明确指定了group = <some variable>，它将用作分组变量，以确定应该躲避的元素等。如果aes()中没有显式的组映射，但是存在color = <some variable> / fill = <some variable> / linetype = <some variable>等中的一个或多个，依此类推，则将使用所有离散变量的交互作用。来自?aes_group_order：

  

默认情况下，该组设置为所有离散的交互   图中的变量。这通常可以正确划分数据，但是   当它没有，或者在图中没有使用离散变量时，   您将需要通过映射来明确定义分组结构   组为每个组具有不同值的变量。

按图细分

让我们从原始情节开始。由于情节的美学映射中没有任何类型的分组变量，因此position = "dodge" 完全没有。

对于两个几何层，我们都可以用position = "identity"替换它（实际上position = "identity"是geom_errorbar的默认位置，因此无需将其拼写出来），然后将结果情节是一样的。

增加透明度可以很明显地看出，两个条形图占据了相同的位置，一个位于另一个位置之后。

我猜这原始情节不是您的实际意图？确实很少有这样的场景，一个酒吧像这样在另一个酒吧之后...

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean))+
  geom_col(position = 'dodge') + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd),
                position = 'dodge') +
  ggtitle("original plot")

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean))+
  geom_col(position = "identity") + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd)) +
  ggtitle("remove position dodge")

ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean))+
  geom_col(position = "identity", alpha = 0.5) + 
  geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd)) +
  ggtitle("increase transparency")

由于添加width = 0.2并没有改变任何基本内容，因此我将跳过第二个情节。

在第三幅图中，我们终于使用position = "dodge"了，因为现在有一个组变量。条和误差条根据其各自的宽度相应地移动。如果使用position = "dodge"而不是position = position_dodge(width = <some value>, ...)，这是预期的行为，默认情况下，躲避的距离遵循geom层的宽度，除非{{{ 1}}。

如果position_dodge(width = ...)层保持其默认宽度（与geom_errorbar的默认宽度相同），则两个层的元素都将闪避相同的量。

geom_col

旁注：我们知道ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean, fill = group2))+ geom_col(position = 'dodge') + geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd), width = 0.2, position = 'dodge') + ggtitle("third plot") ggplot(data = df, aes(x=group1, y = mean, fill = group2))+ geom_col(position = 'dodge') + geom_errorbar(aes(ymin = mean - sd, ymax = mean + sd), position = 'dodge') + ggtitle("with default width") 和geom_errorbar都具有相同的默认宽度，因为它们以相同的方式设置数据。在geom_col / GeomErrorbar$setup_data中都可以找到以下代码行：

GeomCol$setup_data

总而言之，当您有不同的审美组时，在data$width <- data$width %||% params$width %||% (resolution(data$x, FALSE) * 0.9) # i.e. if width is specified as one of the aesthetic mappings, use that; # else if width is specified in the geom layer's parameters, use that; # else, use 90% of the dataset's x-axis variable's resolution. <- default value of 0.9 中指定宽度确定每个元素移动的距离，而在每个geom图层中指定宽度则确定每个元素的...宽度。只要不同的geom层闪避相同的数量，它们就会彼此对齐。

下面是一个随机示例，每个图层使用不同的宽度值（position_dodge使用0.5，geom_col使用0.9），但闪避宽度相同（0.6）：

geom_errorbar