如何用ggplot的geom_bezier2实现带渐变且末端仅单个箭头的曲线？

我想用ggplot()绘制一条带颜色渐变且末端只有单个箭头的曲线：

• 使用geom_curve能得到合适的曲线和美观的单个箭头，但无法添加颜色渐变；
• 使用geom_bezier2能实现颜色渐变和曲线效果，但箭头看起来像是多个叠加在一起。

请问有没有办法让geom_bezier2生成的曲线拥有geom_curve那样的单个箭头效果？

测试代码 #

# 箭头正确但无颜色渐变的曲线
ggplot() +
  geom_curve(
    aes(x = -75, y = 42.5, xend = -85, yend = 30.5, size=3),
    curvature = -0.2, 
    lineend = "round",
    arrow = arrow(length = unit(0.3, "cm")))

# 贝塞尔曲线数据框
bezArrow <- data.frame(
  x = c(-75, -77, -85),
  y = c(42.5, 35, 30.5),
  color = c(3, 2, 1))

# 有颜色渐变但箭头效果不佳的曲线
ggplot() +
  geom_bezier2(data = bezArrow, aes(x = x, y = y, color = color, linewidth = 3),
               lineend = 'round',
               arrow = arrow(length = unit(0.3, "cm"), ends = 'last')) +
  scale_color_gradient(high = 'grey', low = 'black')

效果示意图 #

问题根源是geom_bezier2的箭头逻辑：它会给贝塞尔曲线的每个分段都添加箭头，因此出现叠加效果。解决思路是拆分绘制步骤：让geom_bezier2负责渐变曲线，用其他图层单独添加单个箭头。

方法1：用geom_curve快速叠加箭头 #

直接在渐变贝塞尔曲线上，叠加一条同路径的"隐形"曲线，只保留箭头：

library(ggplot2)
library(ggforce)

bezArrow <- data.frame(
  x = c(-75, -77, -85),
  y = c(42.5, 35, 30.5),
  color = c(3, 2, 1))

ggplot() +
  # 绘制带渐变的贝塞尔曲线，不添加箭头
  geom_bezier2(data = bezArrow, aes(x = x, y = y, color = color, linewidth = 3),
               lineend = 'round') +
  scale_color_gradient(high = 'grey', low = 'black') +
  # 叠加同路径的曲线，隐藏线条只显示箭头
  geom_curve(
    aes(x = -75, y = 42.5, xend = -85, yend = 30.5),
    curvature = -0.2,
    linewidth = 0, # 隐藏曲线本体
    arrow = arrow(length = unit(0.3, "cm"), type = "closed") # 单个箭头
  )

方法2：精准计算切线后用geom_segment加箭头 #

如果需要箭头完全贴合曲线末端的方向，可先计算贝塞尔曲线的末端切线，再用geom_segment添加箭头：

library(ggplot2)
library(ggforce)
library(bezier)

bezArrow <- data.frame(
  x = c(-75, -77, -85),
  y = c(42.5, 35, 30.5),
  color = c(3, 2, 1))

# 生成贝塞尔曲线上的密集点，用于计算末端切线
bez_points <- bezier::bezier(t = seq(0, 1, length.out = 100), p = as.matrix(bezArrow[,1:2]))
# 取末端点和前一个点，计算箭头起始位置（避免和曲线重叠）
end_point <- tail(bez_points, 1)
prev_point <- tail(bez_points, 2)[1,]
arrow_start <- end_point - 0.1*(end_point - prev_point)

ggplot() +
  geom_bezier2(data = bezArrow, aes(x = x, y = y, color = color, linewidth = 3),
               lineend = 'round') +
  scale_color_gradient(high = 'grey', low = 'black') +
  # 添加匹配曲线宽度的单个箭头
  geom_segment(
    aes(x = arrow_start[1], y = arrow_start[2], xend = end_point[1], yend = end_point[2]),
    linewidth = 3,
    arrow = arrow(length = unit(0.3, "cm"), type = "closed"),
    color = "black" # 和曲线末端颜色保持一致
  )

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