Plotly数据可视化：3D图表、发布视图与多视图组合

# Plotly 数据可视化：3D 图表、发布视图与多视图组合 ## 1. 3D 图表绘制 ### 1.1 标记点绘制 在绘制 3D 图表时，只需在 `plot_ly()` 函数中添加 `z` 属性，就能自动渲染 3D 的标记点、线条和路径。这意味着之前在 2D 图表中学习的技巧，在 3D 图表中同样适用。以下是一个简单的示例： ```r plot_ly(mpg, x = ~cty, y = ~hwy, z = ~cyl) %>% add_markers(color = ~cyl) ``` 这个代码会生成一个 3D 散点图，`x` 轴表示城市油耗（`cty`），`y` 轴表示高速油耗（`hwy`），`z` 轴表示气缸数（`cyl`），并且标记点的颜色根据气缸数进行区分。 ### 1.2 路径绘制 绘制 3D 路径的方法与 2D 路径类似，使用 `add_paths()` 函数，并添加第三个变量 `z`。示例代码如下： ```r plot_ly(mpg, x = ~cty, y = ~hwy, z = ~cyl) %>% add_paths(color = ~displ) ``` 此代码会根据 `cty`、`hwy` 和 `cyl` 变量绘制 3D 路径，路径颜色根据排量（`displ`）进行插值。 ### 1.3 线条绘制 若要确保点按 `x` 轴连接而非按行顺序连接，可以使用 `add_lines()` 函数。示例如下： ```r plot_ly(mpg, x = ~cty, y = ~hwy, z = ~cyl) %>% add_lines(color = ~displ) ``` 同样，也可以通过指定分组变量来创建多条线： ```r plot_ly(mpg, x = ~cty, y = ~hwy, z = ~cyl) %>% group_by(cyl) %>% add_lines(color = ~displ) ``` ### 1.4 坐标轴设置 对于 3D 绘图，坐标轴对象是 `scene` 定义的一部分，而 `scene` 又是 `layout()` 的一部分。若要设置坐标轴标题、坐标轴之间的关系（如 `aspectratio`）或相机的默认设置（如 `camera`），可通过 `scene` 来实现。示例代码如下： ```r plot_ly(mpg, x = ~cty, y = ~hwy, z = ~cyl) %>% add_lines(color = ~displ) %>% layout( scene = list( xaxis = list(title = "MPG city"), yaxis = list(title = "MPG highway"), zaxis = list(title = "Number of cylinders") ) ) ``` ### 1.5 表面绘制 使用 `add_surface()` 函数创建 3D 表面与使用 `add_heatmap()` 函数创建热力图类似。实际上，甚至可以在分类的 `x/y` 轴上创建 3D 表面。但在表面图中，`x/y` 轴应该有合理的顺序，因为 `plotly.js` 会对 `z` 值进行插值。通常，3D 表面是在连续区域上绘制的，如下例展示了如何绘制火山高度的 3D 表面： ```r x <- seq_len(nrow(volcano)) + 100 y <- seq_len(ncol(volcano)) + 500 plot_ly() %>% add_surface(x = ~x, y = ~y, z = ~volcano) ``` ## 2. 发布视图 ### 2.1 保存和嵌入 HTML 任何由 `htmlwidgets` 包创建的小部件（如 `plotly`、`leaflet`、`DT` 等）都可以使用 `htmlwidgets::saveWidget()` 函数保存为独立的 HTML 文件。默认情况下，会生成一个完全自包含的 HTML 文件，即所有必要的 JavaScript 和 CSS 依赖文件都会捆绑在 HTML 文件中，方便以单个 HTML 文件的形式共享小部件。不过，可以使用 `partial_bundle()` 函数来减小捆绑文件的大小，它会自动确定一个足以渲染图形的 `plotly.js` 精简版本。示例代码如下： ```r p <- plot_ly(x = 1:10, y = 1:10) %>% add_markers() widget_file_size <- function(p) { d <- tempdir() withr::with_dir(d, htmlwidgets::saveWidget(p, "index.html")) f <- file.path(d, "index.html") mb <- round(file.info(f)$size / 1e6, 3) message("File is: ", mb," MB") } widget_file_size(p) #> File is: 3.495 MB widget_file_size(partial_bundle(p)) #> File is: 1.068 MB ``` 如果要将多个小部件嵌入到一个较大的 HTML 文档中（如通过 HTML `<iframe>`），不建议使用自包含的 HTML 文件，因为浏览器会反复解析相同的依赖项。可以通过设置 `selfcontained = FALSE` 并指定一个固定的 `libdir` 来将所有依赖文件保存到外部的单个目录中，这样浏览器只需解析一次依赖项，可显著提高响应速度。示例如下： ```r library(htmlwidgets) p <- plot_ly(x = rnorm(100)) saveWidget(p, "p1.html", selfcontained = F, libdir = "lib") saveWidget(p, "p2.html", selfcontained = F, libdir = "lib") ``` 若要与他人共享这些 HTML 文件，需确保包含 `libdir` 文件夹，可通过压缩文件的方式实现： ```r zip("p1.zip", c("p1.html", "lib")) zip("p2.zip", c("p2.html", "lib")) ``` 使用 HTML `<iframe>` 嵌入这些 HTML 文件不仅方便在不同的父文档中重复使用小部件，还能防止父文档中的 JavaScript 和 CSS 对小部件的渲染产生负面影响。推荐使用 `htmltools::tags$iframe()` 来创建 `<iframe>` 标签，这样可以利用 `bookdown` 的图形标题、编号和非 HTML 输出的自动快照功能： ```r htmltools::tags$iframe( src = "p1.html", scrolling = "no", seamless = "seamless", frameBorder = "0" ) ``` `widgetframe` 包是一个有助于自动化这种响应式 `iframe` 工作流程的工具，可以查看其 `‘widgetframe and knitr’` 小插曲以了解在 `knitr/rm