如何在ggplot中合并填充与颜色图例并设置为2×2布局？

我查找了一些类似问题，但均不符合我的实际需求。我有4个数据列需要可视化，其中3列绘制成折线（geom_line），1列绘制成面积图（geom_area）。我希望将生成图表的图例整理为整齐的2行2列布局，但始终无法实现。示例代码如下：

library(tidyverse)

# 随机数据
data <- tibble(X=1:50,
               A=sample(seq(5, 6, 0.1), 50, replace = TRUE),
               B=sample(seq(4, 5, 0.1), 50, replace = TRUE),
               C=sample(seq(3, 4, 0.1), 50, replace = TRUE),
               D=sample(seq(1, 3, 0.5), 50, replace = TRUE))

ggplot(data, aes(x=X)) + 
  geom_area(aes(y=D, fill='Dataset4'), alpha=0.5) + 
  geom_line(aes(y=A, color='Dataset1')) +
  geom_line(aes(y=B, color='Dataset2')) +
  geom_line(aes(y=C, color='Dataset3')) +
  ylab("")+
  guides(fill=guide_legend(nrow=2, order=2),
         color=guide_legend(nrow=2, order=1))

当前生成的图例分为两组，我期望将四个图例条目整合为2×2的排列方式，请问该需求是否可实现？

可以实现，核心是把原本分属fill和color的两个图例合并为一个，通过以下步骤完成：

1. 将数据转换为长格式：这是ggplot处理多列数据的标准方式，便于统一映射美学属性。
2. 使用单一的图例映射：用color作为主映射，然后通过override.aes为面积图条目单独设置填充样式。
3. 设置图例为2行2列布局：在guides中指定nrow=2。

修改后的代码如下：

library(tidyverse)

# 随机数据
data <- tibble(X=1:50,
               A=sample(seq(5, 6, 0.1), 50, replace = TRUE),
               B=sample(seq(4, 5, 0.1), 50, replace = TRUE),
               C=sample(seq(3, 4, 0.1), 50, replace = TRUE),
               D=sample(seq(1, 3, 0.5), 50, replace = TRUE))

# 转换为长格式
data_long <- data %>% 
  pivot_longer(cols = -X, names_to = "Dataset", values_to = "Value") %>% 
  mutate(Dataset = case_when(
    Dataset == "A" ~ "Dataset1",
    Dataset == "B" ~ "Dataset2",
    Dataset == "C" ~ "Dataset3",
    Dataset == "D" ~ "Dataset4"
  ))

ggplot(data_long, aes(x = X, y = Value, color = Dataset)) +
  # 绘制面积图，仅针对Dataset4
  geom_area(data = filter(data_long, Dataset == "Dataset4"), 
            aes(fill = Dataset), alpha = 0.5, color = NA) +
  # 绘制折线图，针对其余数据集
  geom_line(data = filter(data_long, Dataset != "Dataset4")) +
  ylab("") +
  # 合并图例并设置2行2列
  guides(color = guide_legend(nrow = 2, 
                              override.aes = list(
                                # 为Dataset4设置填充样式，隐藏线条
                                fill = scales::hue_pal()(4)[4],
                                color = NA,
                                # 为其他数据集设置线条样式，隐藏填充
                                alpha = c(1,1,1,0.5)
                              ))) +
  # 统一填充和颜色的图例标题（确保一致）
  labs(color = "Datasets", fill = "Datasets")

代码说明： #

• pivot_longer把宽格式数据转为长格式，方便统一处理每个数据集的映射。
• 分别绘制面积图和折线图，通过data参数筛选对应的数据。
• override.aes用来调整图例条目的显示样式：给Dataset4设置填充色并隐藏线条，给其他数据集保留线条并隐藏填充。
• guide_legend(nrow=2)直接将合并后的图例设置为2行2列布局。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者polypus