如何使用ggplot在指定坐标位置放置多个绘图对象？

需求说明 #

此前已有不少关于ggplot叠加绘图的问题，但本次需求不同：要在ggplot创建的网格图形的指定坐标位置，放置多个ggplot绘图对象。比如将饼图列表按行对应到网格的每个单元格（如plot_list[[1]]对应A,A位置），且方法需具备通用性，适配任意大小的网格和绘图数量。

示例数据与基础图形 #

先按示例生成数据、网格图形和子图列表：

1. 创建数据 #

set.seed(100)
m <- matrix(runif(9, -1, 1), ncol = 3)
rownames(m) <- colnames(m) <- LETTERS[1:3]
m[lower.tri(m)] = t(m)[lower.tri(m)]
diag(m) <- 0
col1 <- colorRampPalette(RColorBrewer::brewer.pal(10,"BrBG"))

2. 生成网格图形 #

library(ggplot2)
library(reshape2)

df <- reshape2::melt(m)
df$abs <- abs(df$value)
df$Var1 <- factor(df$Var1, levels = colnames(m))

ggrid <- ggplot(df, aes(x = Var1, y = Var2)) +
  geom_tile(aes(width = 1, height = 1), fill = NA, color = "grey50") +
  scale_x_discrete(position = "top", expand = c(0, 0)) +
  scale_y_discrete(limits = rev(levels(df$Var1)), expand = c(0, 0)) +
  theme_bw() +
  theme(
    aspect.ratio = 1,
    panel.grid = element_blank()
  )

3. 创建子图列表（示例为饼图） #

plot_list <- list()
for(i in 1:nrow(df)){
 plot_list[[i]] <-  ggplot(df, aes(x = "", y = value, fill = Var1)) +
   geom_col(color = "black") +
   coord_polar(theta = "y") +
   theme_void() +
   theme(legend.position = 'none')
}

通用嵌入方法 #

使用grid包将子图转为图形对象（grob），再通过annotation_custom精准嵌入到网格的每个单元格中：

library(grid)

# 获取网格的行列数
n_rows <- length(levels(df$Var1))
n_cols <- length(levels(df$Var2))

# 循环嵌入每个子图
for(i in seq_along(plot_list)){
  # 获取当前单元格的离散坐标位置（1,2,...n）
  x_pos <- as.integer(df$Var1[i])
  y_pos <- as.integer(df$Var2[i])
  
  # 将ggplot对象转为grob格式
  sub_grob <- ggplotGrob(plot_list[[i]])
  
  # 嵌入到对应单元格，通过调整差值控制子图大小
  ggrid <- ggrid +
    annotation_custom(
      grob = sub_grob,
      xmin = x_pos - 0.4, xmax = x_pos + 0.4,
      ymin = y_pos - 0.4, ymax = y_pos + 0.4
    )
}

# 输出最终图形
print(ggrid)

通用性说明 #

• 适配任意MxN的网格结构，只要df中的Var1和Var2对应网格的行列标签，就能自动匹配子图位置
• 子图类型无限制，任意ggplot对象都可嵌入，只要数量与网格单元格数一致
• 调整xmin/xmax、ymin/ymax的差值，可控制子图在单元格内的显示大小，避免超出网格线

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Electrino