如何在分面中添加数学表达式标签?

简介

最近自己论文中需要绘制不同公式得到结果的分面图，并且在标签中给出表达式。对于这样的需求，一时半会想不出来。经过一顿搜索，得到了以下不错的解决方案。

关于分面的基础教程可见以前写的推文：R可视乎|分面一页多图。拓展的技巧可见：xxx。老俊俊的生信笔记也给出了几篇不错的分面技巧介绍：使用 jjAnno 对分面添加注释；ggplot2 如何在不同分面添加不同文字；ggplot2 如何在不同分面添加不同图形。

构建模拟数据

老样子，给出模拟数据，读者根据自己数据进行转换即可。

# 相关包
library(ggplot2)
library(grid)
mydf <- data.frame(letter = factor(rep(c("A", "B", "C", "D"), each = 20)), x = rnorm(80), y = rnorm(80))
head(mydf)

基本绘图

简单绘制出数据 x,y 之间的散点图和拟合曲线，并根据分类数据 letter 进行分面。

ggplot(mydf, aes(x = x, y = y)) + 
  geom_smooth(method = "lm") + 
  geom_point() + 
  facet_wrap(~ letter)

设置表达式标签

使用 expression() 函数定义表达式标签，存储到 f_names。并定义 f_labeller 提取 f_names 中的值。之后在分面中使用参数 labeller = f_labeller。

当然，也可以使用 latex2exp 包中的 TeX()， 用类似 LeTeX 语句写表达式。例如：TeX("$\\alpha_2$")。

f_names <- list('A' = expression(paste(alpha[2])), 'B' = expression(Gamma(3,4)), 'C' = expression(paste(y = beta[0] + beta[1]*x[1])), 'D' = expression(delta))
f_labeller <- function(variable, value){return(f_names[value])}
ggplot(mydf, aes(x = x, y = y)) + 
  geom_smooth(method = "lm") + 
  geom_point() + 
  facet_wrap(~ letter, labeller = f_labeller)

修改主题

ggplot(mydf, aes(x = x, y = y)) + 
  geom_smooth(method = "lm",color = "#e99e9c",fill = "#98c0d7") + 
  geom_point(color = "gray60") + 
  facet_wrap(~ letter, labeller = f_labeller,scales = "free") +
  theme_bw() + ylab("Value") + xlab("Time") + #主题设置
  theme(panel.grid = element_blank(), 
        strip.background = element_blank()) 

添加中文标签

加入想要添加中文标签，只需修改：

# 设置标签
f_names <- list('A' = expression(paste(alpha[2])), 'B' = expression(Gamma(3,4)), 'C' = expression(paste(y = beta[0] + beta[1]*x[1])), 'D' = expression(delta))
f_names <- list('A' = "庄闪闪", 'B' = "庄亮亮", 
                'C' = "庄晶晶", 'D' = "庄暗暗")

如果存在中文字体乱码，请参考这篇推文：R问题｜解决PDF导出字体无法显示的问题。即在文中前面加入以下代码：

library(showtext)
showtext.auto()

此时绘制出来的结果如下：