如何创建可在同一纵坐标叠加多PDF的R山脊线图？

我需要创建一幅山脊线图，让多个概率密度函数（PDF）在同一纵坐标位置叠加，并通过颜色区分。以下是复现问题的示例数据和异常情况：

生成示例数据框 #

通过自定义函数生成包含模型名称、山脊线层级（id）、PDF的x值和密度值的数据集：

makedfs <- function(name, id, mu, sig) {
  
  vals <- exp(rnorm(1000, mean=mu, sd=sig))
  pdf <-density(vals)
  model <- rep(name, length(pdf$x))
  prox <- rep(id, length(pdf$x))
  df <- data.frame(model, prox, pdf$x, pdf$y)
  colnames(df) <- c("name", "id", "x", "pdf")
  
  return(df)
}

df1 <- makedfs("model1", 0, log(1), 1)
df2 <- makedfs("model2", 0, log(0.5), 2)
df3 <- makedfs("model1", 1, log(0.2), 0.8)
df4 <- makedfs("model2", 1, log(1), 1)

df <- rbind(df1, df2, df3, df4)

数据集预览：

name id          x          pdf
1 model1  0 -0.6541933 0.0003544569
2 model1  0 -0.5999428 0.0007800386
3 model1  0 -0.5456924 0.0016274229
4 model1  0 -0.4914420 0.0032231582
5 model1  0 -0.4371915 0.0060682580

预期效果与绘制异常 #

预期在山脊线图的y=0位置看到以下两条PDF曲线：

plot(df1$x, df1$pdf, type ="l", col=1, xlim=c(-6,6), xlab = "x", ylab = "pdf")
lines(df2$x, df2$pdf, col=2)
legend("topleft", c("df1", "df2"), col = 1:2, lty = 1)

但使用ggplot2绘制山脊线图时，曲线和填充出现异常：

library(ggplot2)

p <- ggplot(df, aes(x=x, y=id, height = pdf, group = name, fill = name)) +
  geom_ridgeline(alpha = 0.5, scale = 1) +
  scale_y_continuous(limits = c(0, 5)) +
  scale_x_continuous(limits = c(-6, 6))

解决方案 #

问题出在分组逻辑和数值缩放两个方面，修正后的代码如下：

library(ggplot2)

p <- ggplot(df, aes(x = x, y = id, height = pdf, 
                    group = interaction(id, name), fill = name)) +
  geom_ridgeline(alpha = 0.5, scale = 100) +  # 放大PDF高度至可见
  scale_y_continuous(breaks = c(0, 1), labels = c("层级0", "层级1")) +
  scale_x_continuous(limits = c(-6, 6)) +
  labs(x = "x", y = "山脊线层级", fill = "模型")

print(p)

关键修正点： #

• 分组逻辑：使用interaction(id, name)作为分组依据，确保每个（山脊线层级+模型）组合是独立的绘图单元，避免跨层级的同模型数据被错误合并
• 数值缩放：由于PDF的密度值量级极小（0.001~0.xx），将scale参数调至100，让曲线高度放大到可清晰观察的程度
• 基线映射：保留y=id的映射，确保同一层级的所有模型曲线都基于同一纵坐标基线绘制，实现叠加效果

内容的提问来源于stack exchange，提问作者a11