如何避免ggplot生成PDF文件时出现重复图形对象？

之前发现ggplot（及基础绘图系统）生成PDF文件时会包含“不可见”数据，近期又注意到ggplot生成PDF时会绘制不必要的图形元素副本，副本数量与绘图所用数据框的观测数一致。

以mpg数据集（共234条观测）为例：

library(ggplot2)
nrow(mpg)
> 234 

p <- ggplot(mpg, aes(class, hwy))
p + geom_boxplot()+
  geom_segment(aes(x = 5, y = 40, xend = 6, yend = 40))+
  geom_text(label = "***", x = 5.5, y = 41, size = 6)
ggsave("mtcars.pdf")

生成的PDF中，geom_text生成234个“***”副本，这符合其帮助文档说明（geom_text() and geom_label() add labels for each row in the data）；但geom_segment也生成了234个副本，尽管文档未提及该行为。

这种情况视觉上几乎不可见（仅元素看起来略粗），但会无端增大PDF体积，数据量大时影响更明显。目前仅验证了geom_segment，其他元素可能存在同样问题。

核心原因是：当在geom_*的aes()内设置静态参数（如固定的x、y值）且未指定独立数据集时，ggplot会默认使用顶层数据集，为每一行观测绘制一次该元素。以下是几种有效解决方式：

• 使用annotate()添加静态注释（推荐）
  annotate()专为添加非数据关联的静态元素设计，默认仅绘制一次，无需依赖顶层数据集：

  p <- ggplot(mpg, aes(class, hwy))
  p + geom_boxplot()+
    annotate("segment", x = 5, y = 40, xend = 6, yend = 40)+
    annotate("text", label = "***", x = 5.5, y = 41, size = 6)
  ggsave("mtcars.pdf")
  

• 将静态参数移出aes()
  对于无需映射数据的固定值，直接放在geom_*的参数中（而非aes()内），ggplot不会按数据集行数重复绘制：

  p <- ggplot(mpg, aes(class, hwy))
  p + geom_boxplot()+
    geom_segment(x = 5, y = 40, xend = 6, yend = 40)+
    geom_text(label = "***", x = 5.5, y = 41, size = 6)
  ggsave("mtcars.pdf")
  

• 为元素指定独立的单行数据集
  给不需要重复绘制的geom指定仅含一行数据的数据集，限制其绘制次数：

  p <- ggplot(mpg, aes(class, hwy))
  p + geom_boxplot()+
    geom_segment(aes(x = 5, y = 40, xend = 6, yend = 40), data = data.frame())+
    geom_text(label = "***", x = 5.5, y = 41, size = 6, data = data.frame())
  ggsave("mtcars.pdf")
  

内容的提问来源于stack exchange，提问作者YGS