如何用ggplot2制作复合饼图？支持添加第三层饼图更佳

一、用plotrix包快速实现双层复合饼图 #

plotrix是R中专门用于绘制特殊饼图的工具包，自带pieOfPie()函数，可直接将主饼图中的指定类别拆分为第二层子饼图，操作简单高效。

步骤1：安装并加载包 #

install.packages("plotrix")
library(plotrix)

步骤2：准备数据 #

# 主饼图数据：A、B、C为常规大类，D为需要拆分的类别
main_data <- c(A=20, B=30, C=25, D=25)
# D类的细分数据
sub_data <- c(D1=10, D2=8, D3=7)

步骤3：绘制双层复合饼图 #

pieOfPie(main_data, sub_data, 
         main_labels = names(main_data), 
         sub_labels = names(sub_data),
         main_col = c("#FF9999", "#99FF99", "#9999FF", "#FFCC99"),
         sub_col = c("#FF6666", "#66FF66", "#6666FF"),
         main_title = "双层复合饼图示例")

• main_data/sub_data：分别传入主饼、子饼的数值数据
• main_col/sub_col：自定义主、子饼的填充色
• 函数会自动将主饼中的D类替换为子饼，并通过线段连接对应扇区

二、扩展实现三层复合饼图 #

若需要从多个主扇区延伸出子饼（比如同时拆分B和D类），plotrix没有直接的封装函数，但可以通过手动定位绘制的方式实现：

library(plotrix)

# 数据准备
main_data <- c(A=20, B=15, C=25, D=40)
# D类的细分
sub_d_data <- c(D1=15, D2=12, D3=13)
# B类的细分
sub_b_data <- c(B1=8, B2=7)

# 绘制主饼图，获取各扇区的结束角度（用于定位子饼）
pie_angle <- pie(main_data, 
                 col = c("#FF9999", "#99FF99", "#9999FF", "#FFCC99"),
                 labels = names(main_data), 
                 main = "三层复合饼图示例")

# 计算需要拆分的扇区中心角度（取扇区起始和结束角度的平均值）
d_center_angle <- (pie_angle[3] + pie_angle[4]) / 2
b_center_angle <- (pie_angle[1] + pie_angle[2]) / 2

# 绘制D类的子饼（右侧位置）
draw.pie(sub_d_data, x = 1.8, y = 0, radius = 0.3, 
         col = c("#FF6666", "#66FF66", "#6666FF"),
         labels = names(sub_d_data))
# 用线段连接主饼D扇区和子饼
segments(x0 = cos(d_center_angle * pi/180), y0 = sin(d_center_angle * pi/180),
         x1 = 1.8 + cos(d_center_angle * pi/180)*0.3, y1 = 0 + sin(d_center_angle * pi/180)*0.3)

# 绘制B类的子饼（左上位置）
draw.pie(sub_b_data, x = -1.5, y = 1.2, radius = 0.25, 
         col = c("#CCFF99", "#99FFCC"),
         labels = names(sub_b_data))
# 用线段连接主饼B扇区和子饼
segments(x0 = cos(b_center_angle * pi/180), y0 = sin(b_center_angle * pi/180),
         x1 = -1.5 + cos(b_center_angle * pi/180)*0.25, y1 = 1.2 + sin(b_center_angle * pi/180)*0.25)

• 通过pie()返回的角度信息，精准定位子饼的位置
• draw.pie()用于在指定坐标绘制子饼，segments()绘制连接线，实现多层嵌套效果

三、用ggplot2实现复合饼图 #

如果习惯使用ggplot2，可以通过分层绘制+极坐标转换的方式实现，核心是给主饼和子饼设置不同的x轴坐标，再添加连接线：

library(ggplot2)
library(dplyr)

# 构造嵌套数据：包含主类别和子类别
data <- tibble(
  level1 = c(rep("A",20), rep("B",30), rep("C",25), rep("D",10), rep("D",8), rep("D",7)),
  level2 = c(rep("A",20), rep("B",30), rep("C",25), rep("D1",10), rep("D2",8), rep("D3",7))
)

# 计算主类别占比
main_summary <- data %>% 
  count(level1) %>% 
  mutate(prop = n/sum(n), type = "main")

# 计算D类的子类别占比（基于总数据的占比）
sub_summary <- data %>% 
  filter(level1 == "D") %>% 
  count(level2) %>% 
  mutate(prop = n/sum(main_summary$n[main_summary$level1=="D"]) * main_summary$prop[main_summary$level1=="D"],
         x = 1.5) # 设置子饼的x轴偏移量

# 绘制复合饼图
ggplot() +
  # 主饼图
  geom_bar(data = main_summary, aes(x = 1, y = prop, fill = level1), 
           stat = "identity", width = 1) +
  # 子饼图
  geom_bar(data = sub_summary, aes(x = x, y = prop, fill = level2), 
           stat = "identity", width = 1) +
  # 添加连接线（对应子饼的每个扇区）
  geom_segment(aes(x = 1, xend = 1.5, 
                   y = sum(main_summary$prop[main_summary$level1 %in% c("A","B","C")]), 
                   yend = sum(sub_summary$prop)), color = "black") +
  geom_segment(aes(x = 1, xend = 1.5, 
                   y = sum(main_summary$prop[main_summary$level1 %in% c("A","B")]), 
                   yend = sum(sub_summary$prop[1:2])), color = "black") +
  geom_segment(aes(x = 1, xend = 1.5, 
                   y = sum(main_summary$prop[main_summary$level1 == "A"]), 
                   yend = sub_summary$prop[1]), color = "black") +
  # 转换为极坐标
  coord_polar(theta = "y") +
  # 清理主题，保留必要元素
  theme_void() +
  labs(title = "ggplot2双层复合饼图")

• 若要添加第三层，只需新增一组子类别数据，设置更大的x轴偏移量（比如x=2），再补充对应的连接线即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lre1234