R ggplot2中facet_grid设置scales='free'不生效如何解决

• 使用facet_grid()绘制2×2分面图时，设置scales = "free"、space = "free"参数后，对角位置的两个子图（左上facet_1 = 'A', facet_2 = 'a'、右下facet_1 = 'B', facet_2 = 'b'）x轴范围远大于数据实际分布，参数未生效。
• 复现代码：

df = data.frame(
  x = c(0, 1, 0, 1, 0, 60, 0, 60),
  y = c(1.5, 0.3, 1.5, 0.3, 1.8, 0.1, 1.8, 0.1),
  facet_1 = c('A', 'A', 'B', 'B', 'A', 'A', 'B', 'B'),
  facet_2 = c('a', 'a', 'b', 'b', 'b', 'b', 'a', 'a'))

df %>% 
  ggplot(aes(x = x, y = y)) +
  geom_point() +
  geom_line() +
  facet_grid(facet_1~facet_2, scales = 'free', space = 'free') # scales = 'free_x' 同样无效

• 目前仅能通过patchwork包拆分数据、单独绘制子图后拼接，实现坐标轴自适应数据范围的效果，代码如下：

df1 = df %>% filter(facet_1 == 'A',facet_2 == 'a') 
df2 = df %>% filter(facet_1 == 'A',facet_2 == 'b') 
df3 = df %>% filter(facet_1 == 'B',facet_2 == 'a') 
df4 = df %>% filter(facet_1 == 'B',facet_2 == 'b') 

p1 = df1 %>% ggplot(aes(x = x, y = y)) + geom_point() + geom_line() 
p2 = df2 %>% ggplot(aes(x = x, y = y)) + geom_point() + geom_line() 
p3 = df3 %>% ggplot(aes(x = x, y = y)) + geom_point() + geom_line() 
p4 = df4 %>% ggplot(aes(x = x, y = y)) + geom_point() + geom_line() 

library(patchwork)
p1+p2+p3+p4  

• 诉求：不拆分数据手动拼接的前提下，能否直接在ggplot2体系内实现和patchwork效果一致的、子图坐标轴完全自适应的分面图？

原生facet_grid()的设计逻辑是严格的行列对齐网格分面：同一列的所有子图强制共享x轴范围，同一行的所有子图强制共享y轴范围，scales = "free"参数仅支持不同列/不同行之间的轴范围独立，无法打破同列/同行的轴绑定。
对应示例数据的分布：

• 第一列（facet_2 = 'a'）包含两个子图：A+a组x范围为0_{1，`B+a`组x范围为0}60，整列x轴自动取最大公共范围0~60，导致左上子图x轴冗余
• 第二列（facet_2 = 'b'）包含两个子图：A+b组x范围为0_{60，`B+b`组x范围为0}1，整列x轴同样取最大公共范围0~60，导致右下子图x轴冗余

方案1：使用ggh4x包的facet_grid2（推荐，完全兼容原生facet_grid语法） #

ggh4x是ggplot2的成熟扩展包，其中的facet_grid2()函数和原生facet_grid()用法完全一致，仅新增independent参数用于解除同列/同行的轴绑定，无需拆分数据即可实现每个子图坐标轴完全独立，效果和patchwork拼接完全一致，同时保留facet_grid的边缘条带布局。
先安装包（已安装可跳过）：install.packages("ggh4x")
实现代码：

library(ggh4x)
df %>% 
  ggplot(aes(x = x, y = y)) +
  geom_point() +
  geom_line() +
  facet_grid2(
    facet_1~facet_2,
    scales = "free",
    space = "free",
    independent = "all" # 可选值"x"/"y"/"all"，指定需要完全独立的轴方向
  )

方案2：使用原生facet_wrap调整布局（无需安装扩展包） #

原生facet_wrap()的scales = "free"默认支持每个子图坐标轴完全独立，只需将两个分面变量合并为交互因子，手动指定面板顺序后设置2行排布，即可实现类似效果。该方案缺点是分面条带为每个子图单独显示，和facet_grid的边缘统一标签布局有差异。
实现代码：

df %>%
  # 生成分面组合因子，lex.order = TRUE保证面板顺序和facet_grid布局一致
  mutate(facet_pair = interaction(facet_1, facet_2, lex.order = TRUE)) %>%
  ggplot(aes(x = x, y = y)) +
  geom_point() +
  geom_line() +
  facet_wrap(
    ~facet_pair,
    scales = "free",
    nrow = 2,
    strip.position = "top"
  )

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zhiwei li