R语言ggplot2包和gganimate包绘制动态追逐条形图(chasing barchart)

R

科研作图

作者头像 陈琼博士 · 发布于 2022年5月4日 · 最后更新于 2025年4月6日

最近动态条形图或者称之为追逐条形图在社交媒体上比较火，最常见的是世界各个国家的GDP排名随着时间（以年为单位）变化的情况，通过它可以明显的看到中国的GDP排名从前10名开外逐渐上升到全球第二名的位置。热爱数据可视化的小伙伴们也在想着如何制作这样酷炫的图呢？今天这篇文章的目的就是介绍如何利用R语言绘制这样的动态条形图。

1 用到哪些R包？

  • ggplot2
  • gganimate

ggplot2包和gganimate包是两个主要用到的包，但是我们在数据整理过程中还用到了tidyverse、janitor和scales包。

2 数据准备

作者在互联网上收集了从1980年以来全球前10位国家的GDP数据，数据，点击下载以CSV的形式保存。

我们把数据读入到R环境中，总共有4个变量，year年份、country国家、continent大洲、gdp，下面看下数据的结构，这个数据已经是ggplot2绘图所需要的长数据格式，所以不需要进行特别的转换了。

library(dplyr)
#读入gdp数据
data <- read.csv("gdp.csv")
#显示头6条数据
head(data)

data1<-data%>%
  group_by(year)%>%
  arrange(year,desc(gdp))%>%
  mutate(ranking=row_number())%>%
  filter(ranking<=10)

3 绘制动态条形图

绘制动态条形图实际需要两个部分，

  • 利用ggplot2绘制历年的静态图
  • 利用gganimate包把静态图动起来

前面我们已经准备好了绘图的数据，那么我们就先绘制动态条形图每个画面的静态图。我们准备基于GDP的排名展示位于全球前10位的国家，我们需要绘制每年的排名情况。

library(ggplot2)
plot <- data1 %>%
  ggplot() +
  geom_col(aes(ranking,gdp,fill=continent)) +
  geom_text(aes(ranking,gdp,label=paste(round(gdp/1000000000000,2),"万亿")), hjust=-0.1) +
  geom_text(aes(ranking,y=0,label=country), hjust=1.1) + 
  geom_text(aes(x=10, y=max(gdp) , label = as.factor(year)), vjust = 0.2, alpha = 0.5,  col = "gray", size = 20) +
  scale_y_continuous(label=function(x) paste(round(x/1000000000000,2),"万亿"))+
  coord_flip(clip = "off", expand = FALSE) + scale_x_reverse() +
  theme_minimal() + 
  theme(
    panel.grid = element_blank(), 
    legend.position = "top",
    legend.title=element_blank(),
    axis.ticks.y = element_blank(),
    axis.title.y = element_blank(),
    axis.text.y = element_blank(),
    plot.margin = margin(1, 4, 1, 3, "cm"),
    text = element_text(family='Kai')
  )

上面的代码绘制了动态条形图的每一个画面，也就是每一年的全球GDP排名前10的国家的条形图。当然你也可以对上面的代码进行更改，从而使图更加美观。而进行动态化的关键步骤是使用gganimate包的transition_states()功能，下面的代码使绘制的图按照year这个变量动态变化。

library(gganimate)
plot2<-plot+transition_states(year, state_length = 0, transition_length = 2) +
  labs(title = '全球不同国家近40年GDP排名变化情况(前10位)',  
       caption  = "GDP in Billions USD | Data Source: World Bank Data")+
  enter_fade() +
  exit_fade() + 
  ease_aes('quadratic-in-out') 

animate(plot2, width = 800, height = 500, fps = 25, duration = 15, rewind = FALSE)
anim_save("pp.gif")

追逐条形图

4 小结

我们已经成功的绘制了全球gdp前10的国家在过去40年里动态变化的过程，而只要按照我们前面的准备的数据格式整理自己的数据，那么也很容易地能套用这个代码，从而实现自己的动态条形图。

陈琼博士

陈 琼

博士 副主任医师

他从事肿瘤登记与人群流行病学研究，编写肿瘤登记年报，并开发和维护个人网站。他撰写博文，分享数据分析方法、可视化技巧和自动化报告解决方案，同时学习 R 语言，开发 R 包，不断探索高效的数据处理与展示方式。 🚀

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