R:使用条件颜色绘制多边形

Question

我想为曲线下的区域着色。 y > 0 的区域应该是红色的，y < 0 的区域应该是绿色的。

x <- c(1:4)
y <- c(0,1,-1,2,rep(0,4))
plot(y[1:4],type="l")
abline(h=0)

使用 ifelse()不起作用:

polygon(c(x,rev(x)),y,col=ifelse(y>0,"red","green"))

到目前为止我取得的成就如下:

polygon(c(x,rev(x)),y,col="green")
polygon(c(x,rev(x)),ifelse(y>0,y,0),col="red")

但是红色区域太大了。你有什么想法如何得到想要的结果吗？

Answer 1

如果你想要两种不同的颜色，你需要两个不同的多边形。您可以多次调用多边形，也可以在 NA 和 x 向量中添加 y 值以指示新多边形。 R 不会自动为您计算交点。你必须自己做。下面是如何用不同的颜色绘制它。

x <- c(1,2,2.5,NA,2.5,3,4)
y <- c(0,1,0,NA,0,-1,0)

#calculate color based on most extreme y value
g <- cumsum(is.na(x))
gc <- ifelse(tapply(y, g, 
    function(x) x[which.max(abs(x))])>0, 
    "red","green")

plot(c(1, 4),c(-1,1), type = "n")
polygon(x, y, col = gc)
abline(h=0)

在更一般的情况下，将多边形拆分为不同的区域可能并不容易。 GIS包中似乎对这种类型的操作有一些支持，这种类型的东西更常见。但是，我已经整理了一个可能适用于简单多边形的一般情况。

首先，我定义了一个将定义切割线的闭包。该函数将采用直线的斜率和 y 轴截距，并将返回我们需要切割多边形的函数。

getSplitLine <- function(m=1, b=0) {
    force(m); force(b)
    classify <- function(x,y) {
        y >= m*x + b
    }
    intercepts <- function(x,y, class=classify(x,y)) {
        w <- which(diff(class)!=0)
        m2 <- (y[w+1]-y[w])/(x[w+1]-x[w])
        b2 <- y[w] - m2*x[w]

        ix <- (b2-b)/(m-m2)
        iy <- ix*m + b
        data.frame(x=ix,y=iy,idx=w+.5, dir=((rank(ix, ties="first")+1) %/% 2) %% 2 +1)
    }
    plot <- function(...) {
    abline(b,m,...)
    }
    list(
        intercepts=intercepts,
        classify=classify,
        plot=plot
    )
}

现在我们将定义一个函数来使用我们刚刚定义的分割器实际分割多边形。

splitPolygon <- function(x, y, splitter) {
    addnullrow <- function(x) if (!all(is.na(x[nrow(x),]))) rbind(x, NA) else x
    rollup <- function(x,i=1) rbind(x[(i+1):nrow(x),], x[1:i,])
    idx <- cumsum(is.na(x) | is.na(y))
    polys <- split(data.frame(x=x,y=y)[!is.na(x),], idx[!is.na(x)])
    r <- lapply(polys, function(P) {
        x <- P$x; y<-P$y
        side <- splitter$classify(x, y)
        if(side[1] != side[length(side)]) {
            ints <- splitter$intercepts(c(x,x[1]), c(y, y[1]), c(side, side[1]))
        } else {
            ints <- splitter$intercepts(x, y, side)
        }
        sideps <- lapply(unique(side), function(ss) {
            pts <- data.frame(x=x[side==ss], y=y[side==ss], 
                idx=seq_along(x)[side==ss], dir=0)
            mm <- rbind(pts, ints)
            mm <- mm[order(mm$idx), ]
            br <- cumsum(mm$dir!=0 & c(0,head(mm$dir,-1))!=0 & 
                c(0,diff(mm$idx))>1)
            if (length(unique(br))>1) {
                mm<-rollup(mm, sum(br==br[1]))
            }
            br <- cumsum(c(FALSE,abs(diff(mm$dir*mm$dir))==3))
            do.call(rbind, lapply(split(mm, br), addnullrow))
        })
        pss<-rep(unique(side), sapply(sideps, nrow))
        ps<-do.call(rbind, lapply(sideps, addnullrow))[,c("x","y")]
        attr(ps, "side")<-pss
        ps
   })
   pss<-unname(unlist(lapply(r, attr, "side")))
   src <- rep(seq_along(r), sapply(r, nrow))
   r <- do.call(rbind, r)
   attr(r, "source")<-src
   attr(r, "side")<-pss
   r
}

输入只是 x 和 y 的值，因为您将与刀具一起传递给 polygon。它将返回一个带有 x 和 y 值的 data.frame ，可以与 polygon 一起使用。

例如

x <- c(1,2,2.5,NA,2.5,3,4)
y <- c(1,-2,2,NA,-1,2,-2)

sl<-getSplitLine(0,0)

plot(range(x, na.rm=T),range(y, na.rm=T), type = "n")
p <- splitPolygon(x,y,sl)
g <- cumsum(c(F, is.na(head(p$y,-1))))
gc <- ifelse(attr(p,"side")[is.na(p$y)],  
    "red","green")
polygon(p, col=gc)
sl$plot(lty=2, col="grey")

这应该适用于简单的凹多边形以及斜线。这是另一个例子

x <- c(1,2,3,4,5,4,3,2)
y <- c(-2,2,1,2,-2,.5,-.5,.5)

sl<-getSplitLine(.5,-1.25)

plot(range(x, na.rm=T),range(y, na.rm=T), type = "n")
p <- splitPolygon(x,y,sl)
g <- cumsum(c(F, is.na(head(p$y,-1))))
gc <- ifelse(attr(p,"side")[is.na(p$y)],  
    "red","green")
polygon(p, col=gc)
sl$plot(lty=2, col="grey")

现在，当多边形的顶点直接落在分割线上时，事情会变得有点困惑。将来我可能会尝试纠正这一点。