熱圖（heatmap）用不同的顏色和顏色的深淺來展示數(shù)據(jù)之間的差異，直觀、美麗、大方，深受科研工作者的喜愛，尤其是轉(zhuǎn)錄組類的文章里，幾乎必有一幅熱圖用來展示差異表達(dá)基因。很多工具都可以完成熱圖的制作，比如我們最常使用的excel；還有一款比較好用的制作熱圖的工具是CJ大神開發(fā)的工具TBtools，在公眾號生信札記有比較詳細(xì)的教程，感興趣的可以自行搜索相關(guān)教程；今天這篇文章主要介紹利用R語言的 pheatmap 包和 ggplot2 包制作熱圖的簡單小例子。pheatmap是R語言中專門用來制作熱圖的工具包；ggplot2是R語言中最常用的可視化工具包。R語言中還有一個專門用來繪制熱圖的工具包ComplexHeatmap，功能比pheatmap強(qiáng)大，幫助文檔非常詳細(xì)，感興趣的可以自行查閱幫助文檔，在這篇文章中就不做過多介紹。

1、利用pheatmap制作熱圖

這部分內(nèi)容主要來自教程 https:///2010/01/21/how-to-make-a-heatmap-a-quick-and-easy-solution/。原文用到的數(shù)據(jù)集：NBA basketball statistics from last season。可是回頭再看這篇教程的寫作時間已經(jīng)是2010年了。“上一個賽季（last season）”那豈不是要追溯到2008-2009賽季了？那個時候科比還在，卡特未老，麥迪雖已巔峰不在，干拔跳投卻依舊銷魂；艾弗森雖然遠(yuǎn)赴掘金，但那份桀驁與堅持依舊感動著無數(shù)球迷；那時候納什還在太陽，小斯還是勁爆的小霸王，再加上防守悍將馬里昂，即使是與擁有GDP的馬刺也能大戰(zhàn)上六場；那時的姚明帶領(lǐng)火箭闖進(jìn)了季后賽第二輪，并與當(dāng)年的總冠軍湖人隊大戰(zhàn)了7場 ，同時還上演了王者歸來的震撼表演；那時的隆多還在綠軍，風(fēng)城之子才剛剛在芝加哥聯(lián)合中心球館綻放...... 那是最好的時代 -- It was the best of times.

哈哈哈……好像有點扯遠(yuǎn)了，今天的主題是學(xué)習(xí)R語言制作熱圖的，不是來懷舊的哈！

1.1 讀入數(shù)據(jù)、查看數(shù)據(jù)維度、查看變量名稱

nba <- read.csv("http://datasets./ppg2008.csv", sep=",")

dim(nba)

colnames(nba)

數(shù)據(jù)集包括21個變量，總共50個樣本，各個變量的含義如圖二

接下來通過散點圖添加標(biāo)簽的方式看一下數(shù)據(jù)集里都包括哪些人

Name<-gsub(" ","\n",nba$Name)

df<-data.frame(A=sort(rep(1:10,5)),B=rep(1:10,5),Name=Name)

head(df)

library(ggplot2)

ggplot(data=df,aes(x=A,y=B))+geom_point()+

  geom_text(aes(label=Name),vjust=1.1)+

  xlim(0,11)+ylim(0,10)+theme_bw()+

  labs(x="",y="")

韋德、科比、諾維斯基。。。 滿眼都是青春的樣子呀！

小知識點

gsub()函數(shù)用來將球員名字中的空格替換為換行符，第一個位置是要被替換的字符；第二個位置是替換為的字符；第三個位置是要替換的內(nèi)容。

1.2熱圖制作

1.2.1數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

首先對數(shù)據(jù)簡單處理，包括將數(shù)據(jù)按照場均得分重新排序；行名改為球員的名字；去掉數(shù)據(jù)中的第一列；然后把最初讀入的數(shù)據(jù)框轉(zhuǎn)化為pheatmap()函數(shù)要求的矩陣格式

nba <- nba[order(nba$PTS),]

row.names(nba) <- nba$Name

nba <- nba[,2:20]

nba_matrix <- data.matrix(nba)

1.2.2熱圖制作

單一函數(shù)出圖

library(pheatmap)

pheatmap(nba_matrix)

接下來通過參數(shù)調(diào)整細(xì)節(jié)，包括去掉行和列的聚類（因為這組數(shù)據(jù)里沒有沒有太大的意義，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的如圖聚類通常保留）、對數(shù)據(jù)按照列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、去掉圖例、改變配色等，還有其他參數(shù)調(diào)節(jié)可以通過help(package=”pheatmap”)函數(shù)查閱幫助文檔

pheatmap(nba_matrix,cluster_cols = F, cluster_rows = F, col=cm.colors(256), scale="column",

         legend = F)

這里遇到的問題：原教程中輸出的圖片是按照場均得分從大到小由上往下依次排列的，自己重復(fù)出來的是由小到大排列，如何更改順序暫時還不知道如何實現(xiàn)。

2、基于ggplot2繪制熱圖（數(shù)據(jù)集同上）

ggplot2繪制熱圖使用到的函數(shù)是geom_tile()函數(shù)，簡單理解就是根據(jù)位置坐標(biāo)添加色塊

2.1 geom_tile()函數(shù)簡單小例子

library(ggplot2)

library(ggpubr)

p1<-ggplot(data=df,aes(x=A,y=B))+

  geom_point()+ggtitle("geom_point()")

p2<-ggplot(data=df,aes(x=A,y=B))+

  geom_tile()+ggtitle("geom_tile()")

ggarrange(p1,p2,ncol=2,labels=c("A","B"))

2.2 繪圖

這部分內(nèi)容主要來自教程 https://www./ggplot2-quick-heatmap-plotting/

代碼

library(plyr)

library(reshape)

library(ggplot2)

nba <- read.csv("http://datasets./ppg2008.csv", sep=",")

nba$Name <- with(nba, reorder(Name, PTS))

nba.m <- melt(nba)

nba.m <- ddply(nba.m, .(variable), transform,rescale = rescaler(value))

p<-ggplot(nba.m, aes(variable, Name)) +

  geom_tile(aes(fill = rescale), colour = "white") +

  scale_fill_gradient(low = "white", high = "steelblue")+

  theme_grey(base_size = 9) +

  labs(x = "", y = "") +

  scale_x_discrete(expand = c(0, 0)) +

  scale_y_discrete(expand = c(0, 0)) +

  theme(legend.position = "none",axis.ticks = element_blank(),

       axis.text.x = element_text(size = base_size *0.8, angle = 330, hjust = 0,

colour = "grey50"))

melt()、rescaler()函數(shù)來自reshape包

ddply()函數(shù)來自plyr包

這三個函數(shù)的用法自己還不是非常明白；印象里這兩個包已經(jīng)比較老了，應(yīng)該是已經(jīng)有新的包替代了

相對于原教程改動的地方

原文rescaler()函數(shù)少了一個字母r

theme_blank()和theme_text()函數(shù)已經(jīng)不再使用，相應(yīng)的替換為 element_blank() 和element_text()

小知識點

ggplot作圖底部通常不貼著x軸，比如柱形圖

df<-data.frame(A=sample(1:10,5),

               B=LETTERS[1:5])

ggplot(data=df,aes(x=B,y=A))+geom_bar(stat="identity")

如果希望柱形圖貼著x軸，可以使用scale_y_continuous()或者scale_y_discrete()函數(shù)

ggplot(data=df,aes(x=B,y=A))+

  geom_bar(stat="identity")+

  scale_y_continuous(expand=c(0,0))

好啦，今天就到這了啦！祝大家生活愉快，試驗順利！

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