График гауссовой смеси в R с использованием ggplot2

Question

Я аппроксимирую распределение гауссовыми смесями, и мне было интересно, есть ли простой способ автоматически построить расчетную плотность ядра всего (одномерного) набора данных в виде суммы плотностей компонентов, как показано ниже, используя ggplot2:

Учитывая следующие примеры данных, мой подход в ggplot2 будет заключаться в том, чтобы вручную отобразить подмножества плотностей в масштабированной общей плотности следующим образом:

#example data
a<-rnorm(1000,0,1) #component 1
b<-rnorm(1000,5,2) #component 2
d<-c(a,b) #overall data 
df<-data.frame(d,id=rep(c(1,2),each=1000)) #add group id

##ggplot2
require(ggplot2)

ggplot(df) +
  geom_density(aes(x=d,y=..scaled..)) +
  geom_density(data=subset(df,id==1), aes(x=d), lty=2) +
  geom_density(data=subset(df,id==2), aes(x=d), lty=4)

Обратите внимание, что это не работает в отношении весов. Это также не работает, когда вы масштабируете все 3 плотности или вообще не используете плотность. Поэтому я не смог повторить вышеприведенный сюжет.

Кроме того, я не могу автоматически сгенерировать этот график без необходимости поднабора вручную. Я попытался использовать position = "stacked" в качестве параметра в geom_density.

Обычно у меня есть около 5-6 компонентов на набор данных, поэтому подмножество вручную будет возможно. Однако я хотел бы иметь разные цвета или типы линий для плотности компонентов, которые отображаются в легенде ggplot, поэтому выполнение всех подмножеств вручную значительно увеличит рабочую нагрузку.

Есть идеи? Спасибо!

Answer 1

Вот возможное решение, указав каждую плотность в aes позвонить с position = "identity" в одном слое и во втором слое, используя сложенную плотность без легенды.

ggplot(df) +
  stat_density(aes(x = d,  linetype = as.factor(id)), position = "stack", geom = "line", show.legend = F, color = "red") +
  stat_density(aes(x = d,  linetype = as.factor(id)), position = "identity", geom = "line")

Обратите внимание, что при использовании более двух групп:

  a <- rnorm(1000, 0, 1) 
  b <- rnorm(1000, 5, 2) 
  c <- rnorm(1000, 3, 2)
  d <- rnorm(1000, -2, 1)
  d <- c(a, b, c, d)
  df <- data.frame(d, id = as.factor(rep(c(1, 2, 3, 4), each = 1000))) 

кривые для каждого стека появляются (это проблема с примером двух групп, но linetype в первом слое замаскировал его - используйте group вместо того, чтобы проверить):

 gplot(df) +
    stat_density(aes(x = d, group = id), position = "stack", geom = "line", show.legend = F, color = "red") +
    stat_density(aes(x = d, linetype = id), position = "identity", geom = "line")

Относительно легко исправить это, добавив альфа-отображение и вручную установив его на 0 для нежелательных кривых:

  ggplot(df) +
    stat_density(aes(x=d, alpha = id), position = "stack", geom = "line", show.legend = F, color = "red") +
    stat_density(aes(x=d,  linetype = id), position = "identity", geom = "line")+
    scale_alpha_manual(values = c(1,0,0,0))