如何为ggplot2图表fill分组添加指定图案并保留原有颜色

需求：为数据集splt列的4个类别分别设置独特填充图案（类别1=hexagons、类别2=crosshatch、类别3=right45、类别4=checkerboard），同时保留原柱状图的颜色区分，且显示误差线和标注文本。

原代码问题分析 #

• 重复使用geom_bar()和geom_bar_pattern()，导致两层柱状图重叠，图案层覆盖颜色层
• geom_bar_pattern()固定fill='white'，破坏了原有的颜色映射
• 未将pattern_type与splt变量关联，图案设置未生效
• 图层顺序错误，误差线和文本被柱状图遮挡

修正后的完整代码 #

library(ggplot2)
library(ggpattern)
library(tidyverse)

# 数据集
data <- structure(list(trt = c("t1", "t1", "t1", "t1", "t2", "t2", "t2", "t2", "t3", "t3", "t3", "t3", "t4", "t4", "t4", "t4"), 
                       splt = c(1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4), 
                       response = c(82, 62, 17, 93, 55, 99, 42, 67, 56, 8, 62, 69, 38, 80, 86, 26), 
                       standard_error = c(2, 5, 3, 3, 1, 4, 4, 6, 4, 4, 1, 5, 5, 5, 6, 4), 
                       hsd = c("abcdef", "abcdef", "abcdefg", "abcdefg", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh", "abcdefgh",  "abcdefgh")), 
                  class = "data.frame", row.names = c(NA, -16L))

# 文本换行函数
fun <- function(string, dist = 3){
  left <- substr(string, 1, dist)
  right <- substr(string, dist+1, nchar(string))
  paste0(left, "\n", right)
}

# 转换为因子
data$splt <- as.factor(data$splt)

ggplot(data, aes(x = trt, y = response, fill = splt, pattern_type = splt)) +
  # 使用geom_bar_pattern替代原geom_bar，同时实现颜色和图案映射
  geom_bar_pattern(
    stat = "identity", 
    width = 0.6, 
    position = position_dodge(width = 0.8), 
    colour = "black",
    pattern_scale = 3,
    pattern_aspect_ratio = 1,
    pattern_key_scale_factor = 1.5
  ) +
  # 误差线，保持与柱状图相同的position_dodge参数
  geom_errorbar(aes(ymin = response, ymax = response + standard_error), 
                width = 0.3, 
                position = position_dodge(0.8)) +
  # 文本标注
  geom_text(aes(label = fun(hsd), y = response + standard_error, group = splt), 
            vjust = -0.9, 
            size = 4, 
            position = position_dodge(width = 0.8)) +
  # 设置图案映射
  scale_pattern_type_manual(
    name = "Splt",
    values = c(`1` = 'hexagons', `2` = 'crosshatch', `3` = 'right45', `4` = 'checkerboard')
  ) +
  # 保留原颜色映射（ggplot默认配色）
  scale_fill_discrete(name = "Splt") +
  # 图形标签和主题设置
  xlab("Treatment") +
  ylab('Response') +
  ggtitle("Title", subtitle = "Subtitle") +
  theme(
    plot.title = element_text(hjust=0.5, size = 15),
    plot.subtitle = element_text(hjust=0.5, size = 11),
    axis.text = element_text(size = 10),
    axis.title = element_text(size = 12),
    legend.key.size = unit(1.5, 'cm')
  ) +
  ylim(0, 118)

关键修改说明 #

1. 合并柱状图层：移除原geom_bar()，用geom_bar_pattern()同时实现颜色（fill=splt）和图案（pattern_type=splt）的映射，避免图层重叠。
2. 关联图案与类别：在ggplot()的aes中添加pattern_type = splt，让图案随splt类别变化。
3. 保留颜色映射：删除geom_bar_pattern()中固定的fill='white'，保留fill=splt的颜色区分。
4. 统一对齐参数：所有需要分组的元素（柱状图、误差线、文本）使用相同的position_dodge(width=0.8)，确保对齐。
5. 调整图例：通过scale_pattern_type_manual和scale_fill_discrete统一图例名称，避免重复图例。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sneeze_shiny