Karácsonyfa-diagram létrehozása ggplot-tal

A diagram paramétereinek előállítása

Egy karácsonyfát imitáló diagramot természetesen számos módon elő lehet állítani, ennek csak a fantáziánk szabhat határt. Az én fenyőfám egy úgynevezett csempediagramon kerül ábrázolásra. Ez a ggplot2-ban a geom_tile réteg. Lényegét tekintve úgy működik, hogy egy derékszögű koordinátarendszerben meg kell adnunk azoknak a pontoknak a koordinátáit, ahol a négyzeteket vagy téglalapokat látni szeretnénk. (A csempe tényleges formája attól függ, hogy végül milyen oldalaránnyal “nyomtatjuk ki” a képernyőre a diagramot.) Mivel a tervezett fenyőfa 800 zöld és 14 barna csempéből áll, így ezek elhelyezkedését magától értetődően nem egyenként akarom megadni. Egy olyan algoritmusra van tehát szükség, amely kiszámolja a helyüket. Ennek logikája a következő.

A karácsonyfát a háromszög alakban, egymás felett 40 sorban felhalmozott csempék szimbolizálják. A legfelső sorban mindössze egy csempe van. Ettől lefelé haladva minden második sorban kettővel szaporodik a számuk. A konkrét csempék helyét a vízszintes és a függőleges tengely metszéspontjának megadásával tudjuk definiálni. A karácsonyfa csúcsa az (50,45) koordinátának felel meg. Ez lesz a kiindulópontunk.

karFaMagassag <- 45:6
print(karFaMagassag)

##  [1] 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
## [26] 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10  9  8  7  6

karFaSzelesseg <- rep(seq(0,19,1), each = 2)
print(karFaSzelesseg)

##  [1]  0  0  1  1  2  2  3  3  4  4  5  5  6  6  7  7  8  8  9  9 10 10 11 11 12
## [26] 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19

Az algoritmus bemenete két vektor, egyenként 40 elemmel. A karFaMagassag vektor a karácsonyfa “törzsének” (középső tengelyének) függőleges koordinátáit tartalmazza csökkenő sorrendben, 45-től 6-ig. (Ezek vízszintes koordinátája mindig 50 lesz.) A karFaSzelesseg vektor pedig azt mondja meg, hogy a fa “törzsét” jelentő csempe mellett, annak jobb és bal oldalain hány további csempét kell az adott sorhoz adni. E két vektor értelemszerűen párhuzamban van egymással, vagyis az azonos pozícióban lévő elemeik a karácsonyfa ugyanazon sorára vonatkoznak. Az algoritmus elemenként (a 3. elemtől kezdve) végigmegy ezeken a vektorokon és a megadott értékekből kiszámítja a szükséges csempék számát és pontos koordinátáit, amit a karFa nevű adatkeretben tárolunk el. (Az első két sorhoz tartozó koordinátákat, mivel ott a fa még csak egy csempényi szélességű, az adatkeret létrehozásakor manuálisan adom meg.) Mindemellett a karácsonyfa talpát jelentő csempék koordinátáit is le kell generálnunk. Ez a karFaTalp adatkeretbe kerül.

karFa <- data.frame(x = c(50,50), y = c(45,44))
for (i in 3:40) {
  agHossz <- seq(1, karFaSzelesseg[i])
  agHossz <- sort(c(50 - agHossz, 50, agHossz + 50))
  karFa <- rbind(karFa, data.frame(x = agHossz, y = rep(karFaMagassag[i], length(agHossz))))
}
karFa$szin <- "A"

karFaTalp <- data.frame(x = rep(47:53,2), y = rep(c(5,4), each = 7), szin = rep("B",14))

A diagram felrajzolása

Az így előállított adatokból már minden további nélkül fel lehet rajzolni a fenyőfát, de ez önmagában elég csupasz látványt nyújt. Érdemes tehát egy kicsit a feldíszítésével is foglalkozni. Ezt geom_point rétegekkel (pontdiagramokkal) fogom megoldani, amelyeken az egyes pontok koordinátái megegyeznek a csempék koordinátáival. Vagyis ebben a tekintetben újabb számításokra már nincs szükség. Az egyik új rétegben minden zöld csempe fölé fixen egy sárga pontot helyezek. A csillogó-villogó hatás elérése érdekében azonban ezek egy véletlenszerűen kiválasztott része, körülbelül harmada, külön színezést is kap. A színezett karácsonyfából a for ciklussal tíz különféle verziót generálok, ezeket egyenként elmentem, majd animált GIF-ként összefűzöm őket. Mindez természetesen automatizált módon megy végbe.

Az alábbi kódhoz mindössze annyi megjegyzést fűznék, hogy az elkészült diagramon a személyes célokra ingyenesen letölthető Magyar script basic betűtípust használom. Aki ezt nem akarja telepíteni a gépére, annak értelemszerűen meg kell változtatnia egy másik betűtípusra az adott kódrészletet.

# A diagram legenerálása 10 különféle változatban
for (i in 1:10) {
  karFa$lampaSzin <- sample(c("A","B","C","D", rep(NA,8)), 800, replace = T)
  karFa$lampaMeret <- NA
  karFa[!is.na(karFa$lampaSzin),"lampaMeret"] <- 1
  
  ggplot(data = karFa, aes(x = x, y = y)) +
    geom_tile(aes(fill = as.factor(szin))) +
    geom_tile(data = karFaTalp, aes(x = x, y = y, fill = as.factor(szin))) +
    geom_point(aes(size = lampaMeret, color = as.factor(lampaSzin)), alpha = 0.6) +
    geom_point(color = "yellow", size = 0.3, alpha = 0.5) +
    scale_fill_manual(values = c("A" = "seagreen", "B" = "tan4"), guide = F) +
    scale_color_hue(guide = F) +
    scale_size_continuous(range = c(1,1), guide = F) +
    coord_cartesian(expand = F) +
    theme(axis.ticks = element_blank(),
          axis.text = element_blank(),
          axis.title = element_blank(),
          panel.background = element_blank(),
          plot.margin = unit(c(0.5,1,0.5,1),"cm"),
          plot.title = element_text(face = "bold", size = 25, hjust = 0.5, family="Magyar Script"),
          plot.caption = element_text(face = "bold", hjust = 0.5, family="Magyar Script"),
          plot.caption.position = "plot") +
    labs(title = "Boldog Karácsonyt!", caption = "https://aprogramozotortenesz.hu/")
  
  ggsave(filename = paste0("diagram_",i,".png"), device = "png", dpi = 600, width = 3, height = 4) 
}

# Az animált GIF létrehozása
list.files(pattern = "*.png", full.names = F) %>%
  lapply(image_read) %>%
  image_join() %>%
  image_animate(fps = 2) %>%
  image_write("karacsonyfa.gif")

Szóval kellemes ünnepeket kívánok A programozó történész blog minden olvasójának! 😉🌲🎁