堆叠柱状图各成分连线画法：突出展示组间物种丰度变化

堆叠柱状图连线画法

提出问题

18年1月29日宏基因组转载了中科院生态中心邓晔组的文章《土壤细菌定量方法结合相对丰度分析揭示种群的真实变化》。其中的图3基于堆叠柱状图，添加组间各成分连线，可以更容易的观察和比较组间的变化。如下图：

我在很多文章中也见过，一直没有学会具体的做法。这回正好身边的人会做，就问了一个作者，结果回复是origin画的，有个选项就可以添加组间连线。

现在方法是有了，不过我还是喜欢用R来画图，因为每一个细节的修改都落实的代码上，可见可重复。

而窗口操作类的软件，操作过程是不容易被记录的，别人也很难重复。

我下午将此问题放在了宏基因组0讨论群中，问是否有R包或现成的函数一句话实现在堆叠图中添加组间连线。

获取专业解答

李陈浩老师首先説写两句R就搞定。可是以我的R水平，虽然学过R in action，还只是会按帮助使用包，修改代码的水平，很难写代码实现想法。

同时李海敏、沈伟等几位老师，也提供了众多解决方案，如ggalluvial，这个更炫酷，功能过于强大，我会在下一次分享中把中文笔记和使用心得带给大家。

到了晚上，新加坡的李陈浩老师己经将我想要的功能帮助写好了，大赞。如下，我略微修改并注释：

# 安装和加载tidyverse包install.packages('tidyverse')library(tidyverse)# 生成测试数据df=data.frame(  Phylum=c('Ruminococcaceae','Bacteroidaceae','Eubacteriaceae','Lachnospiraceae','Porphyromonadaceae'),  GroupA=c(37.7397,31.34317,222.08827,5.08956,3.7393),  GroupB=c(113.2191,94.02951,66.26481,15.26868,11.2179))# 计算连线起始点Y轴坐标，即累计丰度的值link_dat <- df="" %="">%  arrange(by=desc(Phylum)) %>%  mutate(GroupA=cumsum(GroupA), GroupB=cumsum(GroupB)) # 数据格式转换，宽表格转换为ggplot2使用的长表格df.long <- df="" %="">% gather(group, abundance, -Phylum)## 或者使用reshape2的melt函数## df.long <- reshape2::melt(df,="" value.name='abundance' ,="" variable.name='group' )#="" 绘图，堆叠柱状图+组间连线ggplot(df.long,="" aes(x="group," y="abundance," fill="Phylum))" +=""  geom_bar(stat='identity' ,="" width="0.5," col='black' )=""  +=""  geom_segment(data="link_dat," aes(x="1.25," xend="1.75," y="GroupA," yend="">

有模板改参数我喜欢

即然有了画两组的模板，仔细读一读代码，改成三组的应该不难，代码如下：

# 画三个组间比较library(reshape2)

# 读生一个测试数据宽表格df=data.frame(  Phylum=c('Ruminococcaceae','Bacteroidaceae','Eubacteriaceae','Lachnospiraceae','Porphyromonadaceae'),  GroupA=c(37.7397,31.34317,222.08827,5.08956,3.7393),  GroupB=c(113.2191,94.02951,66.26481,15.26868,11.2179),  GroupC=c(123.2191,94.02951,46.26481,35.26868,1.2179))# melt转换为长表格为ggplot2绘图通用格式# geom_segment添加直线和曲线，arrange按门水平名称字母降序排列；cumsum先将数值累计，再用mutate取代；现在己有两组间的高度位置，再设置X轴位置1.25, 1.75, 和Y位置ggplot(melt(df), aes(x=variable, y=value, fill=Phylum)) +  geom_bar(stat = 'identity', width=0.5, col='black')  + theme_classic()+  geom_segment(data=df %>% arrange(by=desc(Phylum)) %>% mutate(GroupA=cumsum(GroupA)) %>% mutate(GroupB=cumsum(GroupB)), aes(x=1.25, xend=1.75, y=GroupA, yend=GroupB))+  geom_segment(data=df %>% arrange(by=desc(Phylum)) %>% mutate(GroupB=cumsum(GroupB)) %>% mutate(GroupC=cumsum(GroupC)), aes(x=2.25, xend=2.75, y=GroupB, yend=GroupC))# 添加theme_classic()修改主题样式，这个经典主题我更喜欢# x和xend分别为起始和终止，1，2组间X值起始分别为1.25和1.75，2，3组间则为2.25和2.75

三组及以上的情况如何轻松搞定

如果有更多的组，按上面genome_segment逐个添加显示不方便，需要修改的东西也太多了，有没有更完美的解决方法呢？

李陈浩老师也给大家写好了通用代码，只需按格式添加数据即可

# 三组或更多组的画法，只需添加数据即可library(tidyverse)df <- data.frame(=""  phylum="c('Ruminococcaceae','Bacteroidaceae','Eubacteriaceae','Lachnospiraceae','Porphyromonadaceae'),"  groupa="c(37.7397,31.34317,222.08827,5.08956,3.7393),"  groupb="c(113.2191,94.02951,66.26481,15.26868,11.2179),"  groupc="c(123.2191,94.02951,46.26481,35.26868,1.2179),"  groupd="c(37.7397,31.34317,222.08827,5.08956,3.7393))df.long"><- df="" %="">% gather(group, abundance, -Phylum)## 组间连线数据：## 假设第一列是Phylumlink_dat <- df="" %="">%  arrange(by=desc(Phylum)) %>%  mutate_if(is.numeric, cumsum) bar.width <- 0.7link_dat=""><- link_dat[,="" c(1,2,rep(3:(ncol(link_dat)-1),each="2)," ncol(link_dat))]link_dat=""><- data.frame(y="t(matrix(t(link_dat[,-1])," nrow="2)))link_dat$x.1"><- 1:(ncol(df)-2)+bar.width/2link_dat$x.2=""><- 1:(ncol(df)-2)+(1-bar.width/2)ggplot(df.long,="" aes(x="group," y="abundance," fill="Phylum))" +=""  geom_bar(stat='identity' ,="" width="bar.width," col='black' )=""  +=""  geom_segment(data="link_dat,"  =""  =""  =""  =""  =""  =""  ="" aes(x="x.1," xend="x.2," y="y.1," yend="y.2)," inherit.aes="">

四组示例(以上代码适合三组及三组以上的情况)

此图比较适合展示时间序列、梯度变化有规律的连续组。因为只能连接相临的组，需要大家想好谁与谁比较很重要。对于需要全部两两比较是无法实现的。

最后感谢万能的宏基因组微信讨论群，让我认识了大家，总在我有困难时，大家无私的帮助我。谢谢你们！

希望我也能尽快成长为小牛，有更多的能力帮忙他人。