05主题与调色板扩展

ggplot2 的主题控制背景、网格、字体、图例和坐标轴等非数据元素；颜色标度控制数据值如何映射到颜色。扩展包可以快速提供一套完整风格，但主题与配色仍是两个不同层次。

从一张基础图开始

library(ggplot2)

mtcars2 <- within(mtcars, {
  vs <- factor(vs, labels = c("V-shaped", "Straight"))
  am <- factor(am, labels = c("Automatic", "Manual"))
  cyl <- factor(cyl)
  gear <- factor(gear)
})

p <- ggplot(mtcars2, aes(wt, mpg, color = gear)) +
  geom_point(size = 3) +
  labs(
    title = "Fuel economy declines as weight increases",
    subtitle = "1973–74 Motor Trend US automobiles",
    caption = "Data: mtcars",
    x = "Weight (1000 lbs)",
    y = "Fuel economy (mpg)",
    color = "Gear count"
  )

p

▶查看图片ggplot2 默认主题示例

先保留一个不依赖扩展主题的基础图，便于比较主题究竟改变了什么，也方便在扩展包不可用时回退。

使用 ggthemes 的局部主题

ggthemes 提供多种模仿报刊、软件界面和经典设计风格的主题与标度：

library(ggthemes)

p + theme_economist()
p + theme_wsj()
p + theme_tufte()
p + theme_fivethirtyeight()
p + theme_solarized()
p + theme_solarized(light = FALSE)
p + theme_excel()
p + theme_calc()
p + theme_igray()

这些函数像普通 ggplot2 主题一样加到单张图上，不会改变之后新建图形的默认状态。

常见选择包括：

扩展主题只是起点，仍然可以继续使用 theme() 修改局部元素：

p +
  theme_tufte() +
  theme(
    legend.position = "bottom",
    plot.title = element_text(face = "bold")
  )

主题与颜色标度分开叠加

ggthemes 也提供颜色标度，例如：

p + scale_color_tableau()
p + scale_color_colorblind()

标度可以与主题组合：

p +
  theme_igray() +
  scale_color_colorblind()

主题不会自动保证数据颜色适合变量类型。连续变量、无序类别和有序类别需要不同的颜色逻辑；不能仅因为某套主题好看，就忽略色标是否表达了正确关系。

使用 ggthemr 设置全局风格

ggthemr 提供预设主题和调色板：

# remotes::install_github("Mikata-Project/ggthemr")
library(ggthemr)

ggthemr("dust")

设置后，新创建的 ggplot2 图会自动采用该风格：

p1 <- ggplot(mtcars, aes(wt, mpg)) +
  geom_point(size = 3) +
  labs(title = "Dust theme")

p2 <- ggplot(mtcars, aes(wt, hp, color = factor(cyl))) +
  geom_point(size = 3) +
  labs(title = "Dust palette")

可以切换其他预设：

ggthemr("fresh")
ggthemr("pale")
ggthemr("flat")

与 p + theme_*() 不同，ggthemr() 会改变会话中的全局绘图状态。完成后应恢复默认，避免后续图形在没有显式代码的情况下继承旧风格：

ggthemr_reset()

自定义 ggthemr 调色板

define_palette() 可以同时定义离散色板与连续渐变：

custom_palette <- define_palette(
  swatch = c("#4477AA", "#EE6677", "#228833", "#CCBB44"),
  gradient = c(lower = "#F7FBFF", upper = "#08306B")
)

ggthemr(custom_palette)

• swatch 用于离散类别；
• gradient 用于连续数值；
• 应用结束后仍使用 ggthemr_reset() 清理全局状态。

随机生成颜色适合试验 API，却不适合作为正式调色板。正式图形应检查类别之间是否容易区分、文字与背景是否有足够对比，以及灰度或常见色觉条件下是否仍能阅读。

如何选择

• 单张图需要明确、可追踪的外观：把 theme_*() 和 scale_*() 直接加到图对象上；
• 多张图需要同一套局部规则：编写自己的主题函数并显式复用；
• 临时探索中希望整个会话快速换肤：使用 ggthemr()，结束后重置；
• 论文或长期项目：优先保留显式主题代码，减少不可见的全局状态。

主题解决一致性，调色板解决数据编码。选择扩展包时，应关注代码是否能稳定复现设计，而不只是预设样式的名字。