如何用ggplot2绘制按因子着色的重叠2D密度PCA图？

要实现按指定因子（class）着色的重叠2D密度区域，且每个因子组内密度越高颜色越深，你需要调整stat_density_2d()的参数，核心是切换到填充型几何对象并映射密度层级到填充颜色：

核心问题分析 #

你之前的代码ggplot(mydf, aes(PC1, PC2,colour=as.factor(class))) + stat_density_2d()默认使用geom="density_2d"，只会绘制等高线条纹，而非填充区域。要实现填充效果，需要指定几何对象为"polygon"或使用geom_contour_filled，并将密度层级（level）映射到fill参数。

方案1：单组渐变+多组重叠（推荐） #

如果希望同一组内用颜色深浅表示密度，不同组用不同主色调，可结合ggnewscale为每个组单独设置渐变色标：

library(ggplot2)
library(ggnewscale)

# 初始化绘图，先绘制第一组的密度区域
p <- ggplot(mydf[mydf$class == "Group1", ], aes(PC1, PC2)) +
  stat_density_2d(
    aes(fill = after_stat(level)),
    geom = "polygon",
    alpha = 0.5  # 透明度过渡，方便查看重叠区域
  ) +
  scale_fill_gradient(low = "#6baed6", high = "#08519c") +  # 蓝色渐变，密度越高颜色越深
  labs(fill = "Group1 密度")

# 添加第二组的密度区域，使用新的色标
p <- p + new_scale_fill() +
  stat_density_2d(
    data = mydf[mydf$class == "Group2", ],
    aes(fill = after_stat(level)),
    geom = "polygon",
    alpha = 0.5
  ) +
  scale_fill_gradient(low = "#fc9272", high = "#de2d26") +  # 红色渐变
  labs(fill = "Group2 密度")

# 可选：添加原始PCA散点作为参考
p <- p + geom_point(data = mydf, aes(colour = class), size = 0.5, alpha = 0.3) +
  scale_colour_manual(values = c("#08519c", "#de2d26"))

print(p)

方案2：统一色标简化版 #

如果不需要单独色标，仅用同一色标结合分组区分，可直接映射interaction(class, after_stat(level))到填充色：

library(ggplot2)

ggplot(mydf, aes(PC1, PC2, group = class)) +
  stat_density_2d(
    aes(fill = interaction(class, after_stat(level))),
    geom = "polygon",
    alpha = 0.6
  ) +
  scale_fill_viridis_d(option = "plasma", guide = "none") +  # 用连续离散色标体现密度
  geom_point(aes(colour = class), size = 0.5, alpha = 0.4)

关键参数说明 #

• after_stat(level)：提取密度计算后的层级值，用于映射颜色深浅，层级越高代表密度越大。
• geom = "polygon"：将密度等高线转换为可填充的多边形区域。
• alpha：调整填充区域的透明度，确保重叠部分可见。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mattia_C