ggcor 的环形热图

今天学习一下 ggcor 如何绘制环形热图，ggcor 是一款强大的绘制 相关性热图 的 R 包，网上教程很多，大家感兴趣搜索即可。

1、构造数据

这里还是使用之前的方法：

# 构造热图数据

# 写个批量随机生成名字的函数
add_name <- function(n){
  sample(LETTERS[1:26],5,replace = T) %>% paste(.,sep = '',collapse = '')
}

# 生成25个名字
my_name <- lapply(1:25, add_name) %>% Reduce('rbind',.)
# 生成25行随机矩阵
mat <- matrix(rnorm(125),ncol = 5)
# 转为数据框
mat <- as.data.frame(mat)
# 增加行名
rownames(mat) <- my_name
# 增加列名
colnames(mat)[1:5] <- paste('S',1:5,sep = '')
# 查看内容
head(mat,3)

              S1         S2         S3         S4          S5
DADZX -0.8865726  0.2218578 -2.3218800 -1.4207947 -2.30872404
RSXQH -1.1686315 -1.1954912 -0.3923487 -0.6683483 -0.24387706
SYBZO -0.9267627 -1.0018120  0.8926237 -1.4758484  0.06554279

2、一般样式热图

我们需要使用 cor_tbl 函数把数据转换成 ggcor 可以识别的格式，cluster 参数可以指定为 col、row、all、none、TRUE、FALSE，来显示聚类的方式：

# 转换格式

# 行列不聚类
da <- cor_tbl(mat,cluster = F)
p1 <- quickcor(da,circular = F,
         # 基因名位置
         axis.y.position = 'right') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC'))

# 行列聚类
da <- cor_tbl(mat,cluster = T)
p2 <- quickcor(da,circular = F,
               # 基因名位置
               axis.y.position = 'right') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC'))

# 拼图
p1 | p2

我们看看转换格式的数据长啥样：

# 查看转换格式数据
head(da,3)

# A tibble: 3 x 5
  .row.names .col.names      r .row.id .col.id
  <chr>      <chr>       <dbl>   <int>   <int>
1 BIFVU      S1         -0.341      25       1
2 PPYEX      S1         -0.559      24       1
3 IRYIV      S1          0.394      23       1

可以看到基因的表达值在 r 这一列，基因名在 .row.names 列，样本名在 .col.names 列，感觉就像是做了一个 宽数据转长数据 的操作。

我们还可以添加 聚类树图 ，使用 anno_col_tree 和 anno_row_tree 函数，注意，添加聚类树时在转换格式函数里的 cluster 参数要对应：

# 添加聚类树

p3 <- quickcor(da,circular = F,
               # 基因名位置
               axis.y.position = 'right') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列聚类树,height为树高度
  anno_col_tree(height = 0.05) +
  # 行聚类树,pos为树的位置
  anno_row_tree(pos = 'left')

p3

还可以给聚类树不同的 分枝添加颜色 ：

# 给树添加颜色
p4 <- quickcor(da,circular = F,
               # 基因名位置
               axis.y.position = 'right') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列聚类树,height为树高度
  anno_col_tree(height = 0.05,
                # 树分支颜色
                bcols = c('#FB9300','#0A81AB')) +
  # 行聚类树,pos为树的位置
  anno_row_tree(pos = 'left',
                # 树分支颜色
                bcols = rainbow(5))

p4

添加 行列注释 ：

# 添加行列注释
p5 <- quickcor(da,circular = F,
               # 基因名位置
               axis.y.position = 'right') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列注释
  anno_hc_bar(k = 2,fill = c('#FB9300','#0A81AB'),
              pos = 'top') +
  # 列聚类树,height为树高度
  anno_col_tree(height = 0.05,
                # 树分支颜色
                bcols = c('#0A81AB','#FB9300')) +
  # 行聚类树,pos为树的位置
  anno_row_tree(pos = 'left',
                # 树分支颜色
                bcols = rainbow(5)) +
  # 行注释
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rainbow(5),
              pos = 'left')
p5

添加多层注释：

# 添加多层注释
library(circlize)
p6 <- quickcor(da,circular = F,
               # 基因名位置
               axis.y.position = 'left') +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列注释
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rand_color(5),pos = 'bottom') +
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rand_color(5),pos = 'top') +
  anno_hc_bar(k = 3,fill = rand_color(3),pos = 'bottom') +
  anno_row_tree(bcols = rainbow(5),pos = 'left') +
  # 行注释
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rainbow(5),pos = 'right') +
  anno_hc_bar(k = 8,fill = rand_color(8),pos = 'right',width = 0.7) +
  anno_hc_bar(k = 20,fill = rand_color(20),pos = 'right',width = 0.7)

p6

没有图例，弄着玩就行，要绘制热图最好用 pheatmap 和 complexheatmap 专业的包吧。

3、环形热图

有了上面一些基础，我们试着画一下环形热图：

# 环形热图
da <- cor_tbl(mat,cluster = T)

p7 <- quickcor(da,circular = T,cluster = T,
         open = 45, # 缺口大小
         # 内圈外圈比例
         outer = 0.5,inner = 1.5) +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'black') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 添加聚类树
  anno_col_tree() +
  anno_row_tree() +
  # 基因名
  set_p_yaxis() +
  # 样本名
  set_p_xaxis()

给树和标签添加一些颜色：

p8 <- quickcor(da,circular = T,cluster = T,grid.colour = 'white',
               open = 45, # 缺口大小
               # 内圈外圈比例
               outer = 0.2,inner = 2) +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'white') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 添加聚类树
  anno_col_tree(bcols = rand_color(5)) +
  anno_row_tree(bcols = rand_color(10)) +
  # 基因名
  set_p_yaxis(bcols = rand_color(10)) +
  # 样本名
  set_p_xaxis(bcols = rand_color(5))

p7 + p8

同样也可给环形热图添加注释：

# 环形热图行列注释
quickcor(da,circular = T,cluster = T,grid.colour = 'white',
         open = 45, # 缺口大小
         # 内圈外圈比例
         outer = 0.5,inner = 1) +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'white') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red') +
  # 更改图例名称
  guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列注释
  anno_hc_bar(k = 2,fill = rand_color(2),pos = 'top',height = 0.3) +
  anno_hc_bar(k = 3,fill = rand_color(3),pos = 'top',height = 0.5) +
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rand_color(5),pos = 'top',height = 0.2) +
  # 添加聚类树
  anno_col_tree(bcols = rand_color(5),height = 0.15) +
  anno_hc_bar(k = 15,fill = rand_color(15),pos = 'left',width = 0.5) +
  anno_hc_bar(k = 10,fill = rand_color(10),pos = 'left',width = 0.5) +
  anno_row_tree(bcols = rand_color(8)) +

  # 样本名
  set_p_xaxis(bcols = rand_color(5)) +
  # 基因名
  set_p_yaxis()

还使用 anno_row_heat 可以在外圈添加热图：

# 添加热图
p9 <- quickcor(da,circular = T,cluster = T,grid.colour = 'white',
               open = 45, # 缺口大小
               # 内圈外圈比例
               outer = 2,inner = 1) +
  # 单元格边框线颜色
  geom_colour(colour = 'white') +
  # 自定义填充颜色
  scale_fill_gradient2(low = 'blue',mid = 'white',high = 'red',name = 'log2FC') +
  # 更改图例名称
  # guides(fill = guide_colorbar(title = 'log2FC')) +
  # 列注释
  anno_hc_bar(k = 2,fill = rand_color(2),pos = 'top',height = 0.3) +
  anno_hc_bar(k = 3,fill = rand_color(3),pos = 'top',height = 0.5) +
  anno_hc_bar(k = 5,fill = rand_color(5),pos = 'top',height = 0.2) +
  # 添加聚类树
  anno_col_tree(bcols = rand_color(5),height = 0.15) +
  anno_hc_bar(k = 15,fill = rand_color(15),pos = 'left',width = 0.5) +
  anno_hc_bar(k = 10,fill = rand_color(10),pos = 'left',width = 0.5) +
  anno_row_tree(bcols = rand_color(8)) +

  # 样本名
  set_p_xaxis(bcols = rand_color(5))

p9 + anno_row_heat(da,aes(fill = r),width = 0.8,
                   geom = 'tile') +
  scale_fill_gradient2(low = 'green',mid = 'white',high = 'red',name = 'expression') +
  # 基因名
  set_p_yaxis()

添加点：

# 添加点
p9 + anno_row_heat(da,aes(color = r),width = 0.8,
                   geom = 'point') +
  scale_color_gradient2(low = '#F9B208',mid = 'white',high = '#F55C47',name = 'expression') +
  # 基因名
  set_p_yaxis()

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