今天来教大家怎么在用使用ggplot2画散点图的时候将坐标轴居中，即将两个坐标轴交叉位置设置为原点(0,0)。
1、需求描述
默认情况下，在使用ggplot2画散点图时，x 坐标轴位于图片最底部，y 坐标轴位于图片最左边，比如我们生成一个示例数据来画散点图，代码如下：
library(ggplot2)set.seed(6)# 设置随机种子，当随机种子固定后，生成的随机数将不会发生变化df<-data.frame(x=rnorm(50),y=rnorm(50))## 绘制 x 和 y 的散点图ggplot(df, aes(x=x,y=y))+geom_point()+theme_classic()# 一种 ggplot2 主题，会仅显示坐标轴，并且不显示网格
上述代码所绘制的散点图如下所示：
从图中可以发现，x 和 y 坐标轴分别位于图片的最底部和最左边。
但是有时候我们想要将 x 和 y 坐标轴的交叉点放到(0, 0)的位置，这样可以更加清晰地分辨出四个象限，也会容易观察出数据的 pattern。
然而ggplot2中并没有合适的函数可以实现这个需求，因此我们需要自定义函数来实现该功能。
2、需求实现
由于ggplot2中的坐标轴本质上就是两条线，并且ggplot2提供了函数（geom_line）来绘制直线，也提供了函数（annotate）在图中添加注释，因此我们可以借助这些函数来绘制坐标轴直线、坐标轴刻度和标签。
下面定义一个函数（theme_with_xy_centered）来将 x 和 y 坐标轴居中（代码有些长，并添加了较为详细的注释）：
theme_with_xy_centered <- function(
xlimit, ylimit, xgeo = 0,
ygeo = 0, color = "black",
xlab = "x", ylab = "y",
num_ticks = 10, lab_textsize = 4,
tick_textsize = 3, linewidth = 1,
epsilon = max(xlimit,ylimit)/50) {
# modified from https://stackoverflow.com/questions/17753101/center-x-and-y-axis-with-ggplot2
# 参数说明: # xlimit: x坐标轴的范围
# ylimit: y坐标轴的范围 # xgeo : y轴向x轴偏移的距离，为0时表示不偏移，即y轴位于 x=0 直线上
# ygeo : x轴向y轴偏移的距离，为0时表示不偏移，即x轴位于 y=0 直线上 # color: 坐标轴的颜色，默认是黑色
# xlab : x 坐标轴的标签 # ylab : y 坐标轴的标签
# num_ticks: 在每个坐标轴上添加的刻度数目，默认是10个刻度 # lab_textsize: x和y轴标签的大小
# tick_textsize: x和y轴刻度上的标签的大小 # linewidth: 坐标轴和刻度的宽度
# epsilon: 该参数通常设置为很小的值，表示坐标轴刻度的长度
# 新的坐标轴的位置 xaxis <- data.frame(x_ax = c(-xlimit, xlimit), y_ax = rep(ygeo,2))
yaxis <- data.frame(x_ax = rep(xgeo, 2), y_ax = c(-ylimit, ylimit))
# 添加新的坐标轴 theme.list <- list(
theme_void(), # 将当前图片的主题设置为空，避免影响后续主题设置 geom_line(aes(x = x_ax, y = y_ax), color = color, data = xaxis, linewidth=linewidth),
geom_line(aes(x = x_ax, y = y_ax), color = color, data = yaxis, linewidth=linewidth), # 添加x轴标签
annotate("text", x = xlimit + 2*epsilon, y = ygeo, label = xlab, size = lab_textsize, vjust=-0.5, hjust=1), # 添加y轴标签
annotate("text", x = xgeo, y = ylimit + 4*epsilon, label = ylab, size = lab_textsize, vjust=-0.3), xlim(-xlimit - 7*epsilon, xlimit + 7*epsilon), # 在坐标轴添加范围限制
ylim(-ylimit - 7*epsilon, ylimit + 7*epsilon) # 在坐标轴添加范围限制 )
# 设置坐标轴刻度的位置
ticks_x <- round(seq(-xlimit, xlimit, length.out = num_ticks), 2) ticks_y <- round(seq(-ylimit, ylimit, length.out = num_ticks), 2)
# 接下来循环添加x和y轴的刻度
nlist <- length(theme.list)
for (k in 1:num_ticks){ # 生成x坐标轴刻度的数据
xtick <- data.frame(xt = rep(ticks_x[k], 2), yt = c(xgeo + epsilon, xgeo))
# 生成y坐标轴刻度的数据 ytick <- data.frame(xt = c(ygeo + epsilon, ygeo),
yt = rep(ticks_y[k], 2))
# 添加x坐标轴的刻度 theme.list[[nlist + 4*k-3]] <- geom_line(aes(x = xt, y = yt),
data = xtick, color = color,
linewidth=linewidth)
# 添加x坐标轴刻度的标签 theme.list[[nlist + 4*k-2]] <- annotate("text",
x = ticks_x[k], y = ygeo - epsilon,
size = tick_textsize, vjust = 1,
label = paste(ticks_x[k]))
# 添加y坐标轴的刻度 theme.list[[nlist + 4*k-1]] <- geom_line(aes(x = xt, y = yt),
data = ytick, color = color,
linewidth=linewidth)
# 添加y坐标轴刻度的标签 theme.list[[nlist + 4*k]] <- annotate("text",
x = xgeo - epsilon, y = ticks_y[k],
size = tick_textsize, hjust = 1,
label = paste(ticks_y[k])) }
# 返回该主题list，该list可以直接用在ggplot创建的图层中，通过加号 (+) 连接
return(theme.list)}
下面主要讲一下该函数的思路和功能，具体参数的含义请参考函数内部的注释。
该函数的主要思路是创建一个新的ggplot主题（theme），该主题实质上是R语言中的列表（list），而list可以直接添加在ggplot创建的图层中。
在创建该主题的list时，首先使用了geom_line和annotate函数来创建 x 和 y 坐标轴及标签，然后计算需要在坐标轴上绘制的刻度的坐标，再采用循环的方式给坐标轴添加刻度及标签，在循环中仍然使用了geom_line和annotate这两个函数。
下面看一下使用了该函数以后的散点图，运行如下代码：
set.seed(6)# 设置随机种子，当随机种子固定后，生成的随机数将不会发生变化df<-data.frame(x=rnorm(50),y=rnorm(50))## 将 xy 轴居中，放到原点 (0,0) 上xlimit<-max(abs(df$x),abs(df$y))ylimit<-xlimitggplot(df)+geom_point(aes(x=x,y=y))+theme_with_xy_centered(xlimit=xlimit,ylimit=ylimit,linewidth=0.4)
绘制的散点图如下：
可以发现，此时 x 坐标轴与 y=0 直线重合了，而 y 坐标轴与 x=0 直线重合了，并且可以清晰地分辨出四个象限。
此外，theme_with_xy_centered函数有很多参数可以设置，这里列举几个常用的参数，全部参数请查看该函数的源代码。
•xlimit：坐标轴的范围，一般为绘图数据的最大值•ylimit：坐标轴的范围，一般为绘图数据的最大值•color ：设置坐标轴颜色•xlab：设置 x 坐标轴的标签，默认是 x•ylab：设置 y 坐标轴的标签，默认是 y•num_ticks：在每个坐标轴上添加的刻度数目，默认是 10 个刻度
3、本文参考链接
https://stackoverflow.com/questions/17753101/center-x-and-y-axis-with-ggplot2
