ggplot2中geom_area绘制AUC阴影：移除xlim后图形异常的原因

我尝试用ggplot2的geom_area()绘制AUC（曲线下面积），使用的代码如下：

set.seed(1234)
df <- data.frame(
  sex=factor(rep(c("F", "M"), each=200)),
  weight=round(c(rnorm(200, mean=55, sd=5),
             rnorm(200, mean=65, sd=5)))
 )
dat <- with(density(df$weight), data.frame(x, y))
ggplot(data = dat, mapping = aes(x = x, y = y)) +
 geom_line()+
    geom_area(mapping = aes(x = ifelse(x>65 & x< 70 , x, 0)), fill = "red") +
    xlim(30, 80)

疑问：移除xlim(30, 80)参数后，生成的图形会出现明显差异，这是为什么？

原因解释 #

核心问题在于ggplot2的图层绘制顺序与xlim()的作用机制：

• xlim()并不是提前筛选数据，而是在所有图层绘制完成后，对图形的可视范围进行裁剪。
• 当你移除xlim(30,80)时，dat中由密度函数生成的x值范围远大于30-80（会覆盖从远低于30到远高于80的区间）。而你在geom_area的x映射里用了ifelse(x>65 & x<70, x, 0)，这会让所有不在65-70区间的x被设为0，这些大量x=0的点会和65-70区间的点连接，导致图形错误填充了从x=0到x=65的区域。
• 加上xlim(30,80)时，x=0的部分被裁剪掉，所以看起来图形正常。

解决方法 #

正确的思路是提前对geom_area用到的数据进行子集筛选，而非依赖可视范围裁剪。注意原代码中dat$weight是笔误（dat仅包含x和y列），修正后的可行代码如下：

ggplot(data = dat, mapping = aes(x = x, y = y)) +
  geom_line()+
  geom_area(data = dat[dat$x > 30,] , # 提前筛选geom_area用到的数据
mapping = aes(x = ifelse(x>65 & x< 70 , x, 0)), fill = "red") +
  xlim(30, 80)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者avery