（資料科學學習手札55）利用ggthemr來美化ggplot2影象
一、簡介
R中的ggplot2是一個非常強大靈活的資料視覺化包，熟悉其繪圖規則後便可以自由地生成各種視覺化影象，但其預設的色彩和樣式在很多時候難免有些過於樸素，本文將要介紹的ggthemr包專門針對原生ggplot2影象進行美化，掌握它之後你就可以創作出更具特色和美感的資料視覺化作品。
二、基礎內容
2.1 安裝
不同於常規的R包，ggthemr並沒有在CRAN上釋出，因此我們需要使用devtools中的install_github()直接從github上安裝它，參照github上ggthemr的專案說明頁：
library(devtools)
install_github('cttobin/ggthemr')
筆者在遵循上述步驟時不太順利，遇到了如下錯誤：
不過不用擔心，按照上述的錯誤提示，我們開啟對應目錄，找到了對應的壓縮包：
實際上我們通過上述語句已經將ggthemr的壓縮包下載到本地如上圖所示，所以我們可以很容易地使用手動安裝本地壓縮包的形式來完成ggthemr的安裝（注意要吧.tar格式改為.tar.gz格式，我想這可能是install_github()安裝失敗的原因）：
經過上述步驟我們便完成了ggthemr的安裝準備工作；
2.2 傻瓜式用法
在我之前寫得某篇文章中使用過Python中matplotlib.pyplot.style，僅僅使用style.use()這個語句，便可傻瓜式地載入各種精美的自適應繪圖主題，在ggthemr中也有類似的功能，我們在利用ggplot2建立影象的語句之前，加上ggthemr('主題名稱')，便可簡單套用多種內建主題，下面是幾個簡單的例子：
rm(list=ls())
library(ggplot2)
library(ggthemr)
data(mpg)
data <- mpg
#chalk風格
ggthemr('chalk')
p1 <- ggplot(data=data, aes(displ, hwy))+
geom_point(mapping = aes(shape=factor(cyl)))+
geom_smooth(mapping = aes(displ,hwy,colour=factor(cyl)))
print(p1)
#dust風格
ggthemr('dust')
p2 <- ggplot(data=data, aes(displ, hwy))+
geom_point(mapping = aes(shape=factor(cyl)))+
geom_smooth(mapping = aes(displ,hwy,colour=factor(cyl)))
print(p2)
#flat風格
ggthemr('flat')
p3 <- ggplot(data=data, aes(displ, hwy))+
geom_point(mapping = aes(shape=factor(cyl)))+
geom_smooth(mapping = aes(displ,hwy,colour=factor(cyl)))
print(p3)
而官方文件中提到可以用ggthemr_reset()來恢復ggplot2預設風格，但筆者經過實踐發現這個函式並不能徹底抹除之前施加的主題模式，因此這裡不細說，讀者們可以自行嘗試；
三、自定義主題
儘管ggthemr內建了很多風格迥異的主題，有的過於花哨，有的又過於商務硬朗，除了直接套用這些主題，我們還可以自己建立新的主題以加入自己對構圖的想法：
3.1 Palettes（調色盤）
palette決定了影象中所有元素的顏色，包括所有圖層、背景、網格線等，而swatch則專門用於控制圖層元素的配色方案，我們使用define_palette()來構造自定義調色方案，其主要引數如下:
swatch：一個顏色向量，用於定義圖層元素的配色方案（要注意影象中需要用到的色彩數量要小於等於swatch的向量長度，否則會報錯）
gradient：一個長度為2的向量，lower位置和upper位置用於控制梯度色彩的上下限
background:設定背景色彩
text：設定文字部分的字型顏色
line：設定座標軸顏色
gridline：控制網格線的顏色
下面我們自定義一個色彩簡單的主題：
demo <- define_palette(
swatch = c('black', 'red', 'green', 'blue', 'brown', 'purple', 'yellow'),
gradient = c(lower = 'red', upper = 'green')
)
ggthemr(demo)
下面來看看應用上述主題之後的影象效果：
rm(list=ls())
library(ggplot2)
library(ggthemr)
data(mpg)
data <- mpg
demo <- define_palette(
swatch = c('black', 'red', 'green', 'blue', 'brown', 'purple', 'yellow'),
gradient = c(lower = 'red', upper = 'green')
)
ggthemr(demo)
p <- ggplot(data=data, aes(displ, hwy))+
geom_point(mapping = aes(shape=factor(cyl)))+
geom_smooth(mapping = aes(displ,hwy,colour=factor(cyl)))
print(p)
因為我們的demo主題中還設定了色彩梯度，下面我們繪製密度圖（此例來自我的 （資料科學學習手札38）ggplot2基本圖形簡述 ）：
data <- data.frame(matrix(rnorm(200),nrow=100)) p <- ggplot(data, aes(x = X1, y = X2)) + stat_density2d(aes(fill = ..density..), geom = "raster", contour = F) p
可以看到，密度圖中色彩在預設的紅色與綠色之間過渡；
3.2 ggthemr()的其他關鍵引數
前文中我們使用函式ggthemr()來掛載主題，而除了最關鍵的主題引數之外，ggthemr()還有若干控制其他影象樣式的引數，如下：
layout：用於網格線樣式，有clean、clear、minimal、plain、scientific可選，預設clear
spacing：用於控制影象在圖床上的緊湊程度，越高意味著影象被擠壓得越嚴重，預設1.6，下面分別為0,1,2時的示例：
text_size：用於控制文字部分字型大小，預設12
type：用於控制背景區域填充的形式，當'inner'時如下：
當設定為'outer'時如下：
line_weight：設定座標軸和網格線的寬度，預設0.5
set_theme：邏輯型變數，控制是否啟動palette傳入的主題，預設為TRUE
3.3 微調影象對比度
ggthemr中十分貼心地提供了調節影象對比度的函式，具體如下：
darken_swatch() / lighten_swatch() : 暗化或亮化所有圖形元素的對比度
darken_gradient() / lighten_gradient() : 暗化或亮化所有梯度元素的對比度
darken_palette() / lighten_palette() : 暗化或亮化所有元素的對比度
下面是簡單的示例：
rm(list=ls())
library(ggplot2)
library(ggthemr)
data(mpg)
data <- mpg
ggthemr('chalk')
p1 <- ggplot(data=data, aes(displ, hwy))+
geom_point(mapping = aes(shape=factor(cyl)))+
geom_smooth(mapping = aes(displ,hwy,colour=factor(cyl)))
print(p1)
下面我們來分別調低和調高全域性色彩對比度：
darken_palette(amount = 0.5) print(p1)
lighten_palette(amount = 0.5) print(p1)
以上就是本文的全部內容，如有筆誤望指出。
參考資料：https://github.com/cttobin/ggthemr