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文章目录 使用ComplexHeatmap包绘制个性化热图 检测安装加载包 创建测试数据集 一行命令绘图 调参美化 猜你喜欢 写在后面
使用ComplexHeatmap包绘制个性化热图 作者:刘梦瑶 诺禾致源 微生物信息
审稿:刘永鑫 中国科学院遗传与发育生物学研究所
ComplexHeatmap包由顾祖光博士创建,是一个非常全面的绘制热图的R包,可以利用它来绘制许多文献中的美图,例如下图展示的16S文献分析中的热图。这里主要介绍一下如何用这个R包来绘制类似的个性化热图。
检测安装加载包 # 检测安装CRAN包 package_list = c("circlize","grid","BiocManager") for(p in package_list){ if (!requireNamespace(p, quietly = TRUE))install.packages(p) } # 检测安装bioconductor包 package_list = c("ComplexHeatmap") for(p in package_list){ if (!requireNamespace(p, quietly = TRUE))BiocManager::install(p) }# 加载依赖包 library(circlize) library(grid) library(ComplexHeatmap)
创建测试数据集 可以按照的Bioconductor官网上ComplexHeatmap包的说明来创建一个测试数据(http://bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/ComplexHeatmap/inst/doc/s2.single_heatmap.html )
# 设置随机数种子,保证数据分析随机过程可重复 set.seed(123) # 生成模拟数据:12行成10列矩阵 mat = cbind(rbind(matrix(rnorm(16, -1), 4), matrix(rnorm(32, 1), 8)),rbind(matrix(rnorm(24, 1), 4),matrix(rnorm(48, -1), 8))) # 随机重排 mat = mat[sample(nrow(mat), nrow(mat)),sample(ncol(mat), ncol(mat))] # 添加行、列名 rownames(mat) = paste0("R", 1:12) colnames(mat) = paste0("C", 1:10)
一行命令绘图 使用默认参数,一行命令即可出图
#默认对行和列都进行聚类 Heatmap(mat)
调参美化 下面我们通过参数设置来进行个性化热图定制。
使用HeatmapAnnotation函数可以构建注释对象,我们可以进行自定义,也可以直接使用它的内置函数。
注释按位置来分类可分为行注释和列注释,以列注释为例,其内置函数按照图形的类型可以分为6种,anno_points(),anno_barplot(),anno_boxplot(),anno_histogram(),anno_density(),anno_text()。
行注释的内置函数和列注释类似,前面加上row即可,如row_anno_points()。 详细示例可参照网址:http://bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/ComplexHeatmap/inst/doc/s4.heatmap_annotation.html 。
本文重点讨论anno_points()的用法。
# 生成包含10个0.5数值的向量 value = rep(0.5,10) # 设置值、形状、大小、颜色等 ha = HeatmapAnnotation("type" = anno_points(value, pch=c(19,19,15,15,24,24,23,23,3,3), size = unit(7, "mm"),gp = gpar(col = c("#bf94e4","#bf94e4","#bf94e4","#bf94e4","#1dacd6","#1dacd6","#1dacd6","#1dacd6","red","red")),border=FALSE,ylim=c(0,1)),show_annotation_name = FALSE)
"type"为这一行注释的名称,show_annotation_name = FALSE,即不显示名称。pch可指定绘制点时使用的符号,共25种,如上三角,下三角,圆形,方形等,具体可见《R In Action》。size可指定符号的大小,gp可指定符号的颜色。
# 批量按行中心标准化&#xff0c;减均值除方差&#xff0c;Z-score mat_scaled &#61; apply(mat, 1, scale) # 继续原数据表列名 rownames(mat_scaled) &#61; colnames(mat) # 转置才与原方向一致 mat_scaled &#61; t(mat_scaled) # 通过circlize包中的colorRamp2()函数&#xff0c;来自定义颜色 col_fun &#61; circlize::colorRamp2(c(-3, 0, 3), c("black", "white", "yellow")) # 新矩阵 shape<-mat_scaled # 循环元素筛选&#xff0c;变为&#43;或空&#xff0c;显著标记常用 x<-nrow(mat_scaled) y<-ncol(mat_scaled) for(i in 1:x ){for (j in 1:y ){if(shape[i,j]>&#61;1){shape[i,j]<-"&#43;";} else{shape[i,j]<-"";}}}
如需对数据进行标准化&#xff0c;需使用apply函数来处理数据。我们可以通过circlize包中的colorRamp2()函数&#xff0c;来自定义颜色。对mat_scaled的数值进行筛选&#xff0c;生成一个符号是加号或空值的新数据框。这一部分可以根据作图要求来自定义。
P1&#61;Heatmap(mat_scaled, name &#61; "hello", top_annotation &#61; ha, col &#61; col_fun, rect_gp &#61; gpar(col &#61; "black",lty &#61; 2, lwd &#61; 1), cell_fun &#61; function(j, i, x, y, width, height, fill) {grid.text(shape[i,j], x &#61; x, y &#61; y,gp &#61; gpar(fontsize &#61; 10,col&#61;"red"))}, cluster_rows &#61; FALSE, cluster_columns &#61; FALSE, row_names_side &#61; "left", column_names_side&#61;"bottom", row_names_gp &#61; gpar(col &#61; c("#8B7500","#8B7500","#8B7500","#8B7500","#8B7500","#8B7500","#0000FF","#0000FF","#0000FF","#0000FF","#0000FF","#0000FF")))
name可定义图例的名称。top_annotation 可引用上面定义好的列注释, 并将列注释放在heatmap上方&#xff1b;bottom_annotation 则将列注释放在heatmap下方。rect_gp定义小方格的边框颜色&#xff0c;线条类型及宽度。cell_fun可以对heatmap的每个小方格进行自定义&#xff0c;这里用其来显示”&#43;”号&#xff0c;也可以显示数字等。cluster_rows和cluster_columns可定义是否聚类。row_names_side可定义行名的显示位置&#xff0c;默认值right。column_names_side可定义列名的显示位置&#xff0c;默认值bottom。row_names_gp可定义列名的颜色。
# 行名第一列 texta &#61; c("A","B","C","D","EEEEE","F","G","H","I","J","K","L") # 行注释&#xff0c;宽度为最大文本 ha_texta &#61;rowAnnotation(text &#61; row_anno_text(texta), width &#61; max_text_width(texta)) # 行名第二列 textb &#61; c("M","N","O","P","Q","R","S","T","U","V","W","X") ha_textb &#61;rowAnnotation(text &#61; row_anno_text(textb), width &#61; max_text_width(textb)) # 添加行名注释 ht_list &#61; P1 &#43; ha_texta &#43; ha_textb # 添加图例对应文字、形状和颜色 lgd &#61; legendGrob(c("A","B","C","D","E"), pch &#61; c(19,15,24,23,3),gp&#61; gpar(col &#61;c("#bf94e4","#bf94e4","#1dacd6","#1dacd6","red"))) # 绘图&#xff0c;添加热图图例左&#xff0c;注释图例 draw(ht_list,heatmap_legend_side &#61; "left",annotation_legend_list &#61; list(lgd))
rowAnnotation中max_text_width可计算得到列名中最长的文本宽度&#xff0c;legendGrob可自定义图例的名称&#xff0c;形状&#xff0c;颜色。
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