如何标记ggplot中method="gam"的geom_smooth曲线顶点

核心思路 #

因为GAM是样条拟合模型，没法直接套用loess的顶点提取方案，所以我们需要按分组手动拟合GAM模型，提取所有拟合点后定位每个分组的顶点（y值最大的点），再将这些顶点数据作为额外图层添加到ggplot中。

完整代码示例 #

1. 数据准备（替换为你的真实数据集） #

library(tidyverse)
library(mgcv)

# 模拟与你数据集结构一致的测试数据（替换成你的b数据集即可）
set.seed(123)
b <- expand.grid(
  vesicles = c("Vesicle1", "Vesicle2", "Vesicle3"),
  cohort = c("CohortA", "CohortB"),
  x = seq(0, 15, length.out = 60)
) %>%
  mutate(
    y = case_when(
      cohort == "CohortA" ~ 4 + 0.8*sin(x) + rnorm(n(), 0, 0.4),
      cohort == "CohortB" ~ 2 + 0.6*x - 0.03*x^2 + rnorm(n(), 0, 0.4)
    )
  )

2. 提取GAM曲线的顶点数据 #

# 按vesicles和cohort分组，拟合GAM并提取顶点
peak_data <- b %>%
  group_by(vesicles, cohort) %>%
  nest() %>%
  mutate(
    # 针对每个分组拟合指定参数的GAM模型
    gam_model = map(data, ~ gam(y ~ s(x, bs = "cs"), data = .x)),
    # 生成模型的拟合数据（包含x和预测y值）
    fitted_vals = map(gam_model, ~ tibble(x = .x$model$x, y_pred = predict(.x))),
    # 筛选出每个分组中y_pred最大的顶点
    peak = map(fitted_vals, ~ .x %>% slice_max(y_pred, n = 1))
  ) %>%
  unnest(peak) %>%
  select(vesicles, cohort, x_peak = x, y_peak = y_pred)

3. 绘制最终图表 #

ggplot(b, aes(x = x, y = y, color = cohort)) +
  # 原始数据点
  geom_point(alpha = 0.5) +
  # 指定参数的GAM平滑曲线
  geom_smooth(method = "gam", formula = y ~ s(x, bs = "cs"), se = FALSE) +
  # 添加顶点黑色标记点
  geom_point(data = peak_data, aes(x = x_peak, y = y_peak), color = "black", size = 3) +
  # 添加顶点到x轴的黑色虚线
  geom_segment(
    data = peak_data,
    aes(x = x_peak, xend = x_peak, y = 0, yend = y_peak),
    color = "black", linetype = "dashed"
  ) +
  # 添加顶点对应的x轴值文本（上方偏移避免遮挡）
  geom_text(
    data = peak_data,
    aes(x = x_peak, y = y_peak + 0.3, label = round(x_peak, 2)),
    color = "black", fontface = "bold"
  ) +
  # 按vesicles分面
  facet_wrap(~ vesicles) +
  theme_bw()

关键细节说明 #

• 分组拟合逻辑：通过group_by+nest+map实现每个vesicles+cohort组合单独拟合GAM，确保顶点提取的准确性。
• 顶点调整：如果需要找曲线最小值，将slice_max(y_pred, n=1)替换为slice_min(y_pred, n=1)即可。
• 文本偏移：y = y_peak + 0.3的偏移量可根据你的数据y轴范围自行调整，避免遮挡顶点。
• 变量对应：替换测试数据时，确保你的真实数据集b中vesicles、cohort、x、y变量名与代码一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cmirian