ggplot2中x轴分类仅可降序重排的问题求助

问题说明 #

使用ggplot2绘制条形图时，x为字符变量、y为数值变量、fill为字符变量，期望按fill变量（z）对x轴分类分组排序，但实际操作中遇到异常：

• 仅使用reorder(x, desc(z))时，x能按z的降序分组排序；
• 使用reorder(x,-z)会报错「! invalid argument to unary operator」；
• 使用reorder(x,z)时，图表仅按x自身字符顺序排列，还会产生36条「In mean.default(X[[i]], ...) : argument is not numeric or logical: returning NA」警告。

有效实现代码（降序分组） #

以下代码可实现按z降序对x分类分组排序的需求：

df <- data.frame(x=c("loc9","loc2", "loc3","loc7","loc5","loc6","loc4","loc1","loc8"), 
                 y=c(1,2,5,3,5,6,7,9,5), 
                 z=c("A","A", "B","B","B","B","C","C","C"), 
                 se=c(0.1, 0.14, 0.2, 1,0.25,0.3,0.21,0.23,0.2), 
                 n=c(2,2,3,2,1,1,3,5,4))
plot <- df %>%
  ggplot(aes(x=reorder(x, desc(z)), y=y, fill=z))+
  geom_bar(stat="identity")+
  geom_errorbar(aes(x=reorder(x, desc(z)), ymin=y-se, ymax=y+se), width=0.3, colour="blue3", alpha =0.9, size=0.7)+
  geom_text(aes(x=reorder(x, desc(z)), y=0.5, label=n))+
  theme(legend.position="bottom",plot.title = element_text(size=12),
        text = element_text(size=14),
        axis.text.x = element_text(angle = 45, vjust = 1, hjust=1))+
  ggtitle("图表标题") +
  labs(x="", y="y轴标签", fill=NULL)

生成的图表中，x轴按z的降序（C、B、A）分组排列各个loc类别。

错误代码及问题 #

若使用reorder(x,z)尝试按z升序排序，代码如下：

plot <- df %>%
  ggplot(aes(x=reorder(x, z), y=y, fill=z))+
  geom_bar(stat="identity")+
  geom_errorbar(aes(x=reorder(x, z), ymin=y-se, ymax=y+se), width=0.3, colour="blue3", alpha =0.9, size=0.7)+
  geom_text(aes(x=reorder(x, z), y=0.5, label=n))+
  theme(legend.position="bottom",plot.title = element_text(size=12),
        text = element_text(size=14),
        axis.text.x = element_text(angle = 45, vjust = 1, hjust=1))+
  ggtitle("图表标题") +
  labs(x="", y="y轴标签", fill=NULL)
plot

运行后会弹出36条上述警告，且x轴仅按loc1到loc9的字符顺序排列，未按z分组排序。

原因分析 #

• reorder()函数的核心逻辑是对第二个参数取均值，再以此为依据排序x。z是字符型变量，直接传入时函数无法对字符取均值，因此抛出警告，排序逻辑失效；
• -z报错是因为字符型变量不支持负号取反操作，只有数值型变量可以用这种方式实现降序；
• desc(z)能生效是因为desc()是dplyr包的函数，它可以反转字符型因子的水平顺序，reorder(x, desc(z))本质上是利用反转后的因子水平作为排序依据，而非数值均值。

优化方案 #

更规范的做法是提前将z转换为因子并指定顺序，或使用forcats包的fct_reorder()函数，避免重复调用reorder()：

方法1：提前处理数据排序 #

# 按z的升序水平排序x
df_sorted <- df %>%
  mutate(z = factor(z, levels = c("A", "B", "C")), # 指定z的升序水平
         x = reorder(x, z)) # 按z的水平排序x

# 绘制图表，无需在各图层重复指定reorder
plot <- df_sorted %>%
  ggplot(aes(x=x, y=y, fill=z))+
  geom_bar(stat="identity")+
  geom_errorbar(aes(ymin=y-se, ymax=y+se), width=0.3, colour="blue3", alpha =0.9, size=0.7)+
  geom_text(aes(y=0.5, label=n))+
  theme(legend.position="bottom",plot.title = element_text(size=12),
        text = element_text(size=14),
        axis.text.x = element_text(angle = 45, vjust = 1, hjust=1))+
  ggtitle("按z升序分组排序的条形图") +
  labs(x="", y="y轴标签", fill=NULL)

方法2：使用forcats包的fct_reorder() #

library(forcats)

# 按z升序排序x
plot <- df %>%
  ggplot(aes(x=fct_reorder(x, z), y=y, fill=z))+
  geom_bar(stat="identity")+
  geom_errorbar(aes(ymin=y-se, ymax=y+se), width=0.3, colour="blue3", alpha =0.9, size=0.7)+
  geom_text(aes(y=0.5, label=n))+
  theme(legend.position="bottom",plot.title = element_text(size=12),
        text = element_text(size=14),
        axis.text.x = element_text(angle = 45, vjust = 1, hjust=1))+
  ggtitle("按z升序分组排序的条形图") +
  labs(x="", y="y轴标签", fill=NULL)

若需降序，只需将fct_reorder(x, z)改为fct_reorder(x, desc(z))即可，无报错风险。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Asier