python - ggplot2:绘制安德鲁斯曲线

Question

我正在尝试通过实践来了解 Andrews plots。我知道 R 有使用基本绘图系统的 andrews 包，但我想使用 ggplot2。我关注了andrews_curves pandas 库中的函数实现。

我已经设法翻译了 Python 函数的数据转换步骤:

andrews <- function(df, class_column, samples=200) {
  t <- seq(-pi, pi, length.out = samples) 
  
  vals <- t(
    data.matrix(                    
      df[, -which(names(df) %in% class_column)]
    )
  )
  
  curves <- outer(vals[1, ], rep(1, length(t))) 
  
  for (i in 2:nrow(vals)) {                       
    ft = (i %/% 2) * t                          
    if (i %% 2 == 0) {                                
      curves <- curves + outer(vals[i, ], sin(ft))
    } else {
      curves <- curves + outer(vals[i, ], cos(ft))
    }  
  }
  
  df_out <- data.frame( 
    t = rep(seq_len(samples), nrow(curves)),
    sample =  rep(seq_len(nrow(curves)), ncol(curves)),
    values = as.vector(t(curves)),
    class_column = rep(df[, class_column], samples)
  ) 
  
  df_out 
} 

不幸的是，我是 Python 的初学者，我不了解绘图系统(andrews_curves 中的 60-69)。我只想复制 this plot通过使用相同的数据，但我得到了一些非常不对劲的东西:

iris <- read.csv('https://raw.github.com/pandas-dev/pandas/main/pandas/tests/io/data/csv/iris.csv')

adrews_data <- andrews(iris, "Name", 30)

library(ggplot2)
ggplot(adrews_data, aes(x = t, y = values, color = class_column, group = interaction(class_column, sample))) +   
  geom_line(size = 1.2)

^{由 reprex package 创建于 2022-01-26 (v2.0.1)}

Answer 1

下面的代码似乎可以满足您的需求，而且从肉眼看来，与您链接到的维基百科页面上的情节相匹配。

唯一尴尬的部分是为 -pi 和 pi 之间的每个 T 值复制 iris 数据框的每一行。传递给 uncount() 的值与向量 t 的长度相同很重要。

我已将每行的 Andrews 分数公式中的列顺序作为它们在 iris 数据框中出现的顺序。我不知道改变列的顺序会有什么影响。

library(tidyverse)

t=seq(-pi, pi, length.out=100)
root2 <- sqrt(2)
as_tibble(iris) %>%
  mutate(Row=row_number(), .before=1) %>% 
  uncount(100) %>% 
  add_column(T=rep(t, times=nrow(iris))) %>% 
  mutate(Andrews=Sepal.Length/root2 + Sepal.Width*sin(t) + Petal.Length*cos(t) + Petal.Width*sin(2*t)) %>% 
  ggplot() +
    geom_line(aes(x=T, y=Andrews, group=Row, colour=Species))

给予

group=Row 在图中为数据框的每一行生成一条线。 colour=Species 根据 Species 的相应值为每行着色。

[可能有一种比 uncount() %>% add_column() 更简洁的方法来为 t 的每个值复制 iris 的每一行> 使用 expand()，但我无法让它工作。]