解决ggplot2中无数据分类变量图例颜色缺失问题

需求说明 #

绘制geom_area图，要求图例同时展示A、B、C三种处理的对应颜色，但实际数据集仅包含A、B两类数据。使用scale_fill_manual的limits参数添加C后，C的图例显示为空白灰色，需改为红色；同时要实现多图共享图例，且不修改原数据框。

原始代码 #

加载包 #

library(ggplot2)

数据集 #

df = data.frame(
  treatment = rep(c("A", "B"), 3),
  year = rep(c(2000, 2010, 2020), each=2),
  measurement = c(0.5, 0.5, 0.6, 0.7, 0.6, 0.8)
)

初始绘图脚本 #

legend.values = c("blue", "green", "red")
legend.limits = c("A", "B", "C")
names(legend.values) = legend.limits
plot = ggplot(data=df) + geom_area(aes(y=measurement, x=year, fill=treatment)) + scale_fill_manual(values=legend.values, limits=legend.limits)

解决方案 #

问题根源在于原始数据的treatment仅包含A、B两个取值，ggplot默认只识别这两个类别，导致C无法匹配到指定颜色。只需在aes()中将treatment转换为包含所有目标图例项的因子，即可让ggplot正确映射颜色：

修改后的绘图代码 #

legend.values = c("blue", "green", "red")
legend.limits = c("A", "B", "C")
names(legend.values) = legend.limits

plot = ggplot(data=df) + 
  # 将treatment转换为包含全部目标水平的因子
  geom_area(aes(y=measurement, x=year, fill=factor(treatment, levels=legend.limits))) + 
  scale_fill_manual(values=legend.values, limits=legend.limits, name="处理")

多图共享图例实现 #

使用patchwork包可以轻松实现多图共享图例，无需重复设置：

library(patchwork)

# 示例第二个图形
df2 = df[df$treatment == "A", ]
plot2 = ggplot(data=df2) + 
  geom_area(aes(y=measurement, x=year, fill=factor(treatment, levels=legend.limits))) + 
  scale_fill_manual(values=legend.values, limits=legend.limits, name="处理")

# 拼接图形并共享图例
(plot + plot2) + plot_layout(guides = "collect")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zackelaz