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目前基因組的圖形很多使用circos來(lái)做圖餐抢，你可以在網(wǎng)站

http://circos.ca/

看到兄墅，是個(gè)基因組研究繪圖強(qiáng)大工具飘蚯，大家應(yīng)該熟練掌握。當(dāng)然盆色，這個(gè)是基于perl語(yǔ)言來(lái)繪制的摧扇，很多對(duì)perl不熟悉不了解的還要從頭學(xué)習(xí)，累殴泰。目前也可以在R中實(shí)現(xiàn)于宙，circlize包完全可以實(shí)現(xiàn)，下面我們簡(jiǎn)單看看吧悍汛。

常用參數(shù)：

?circos.points:單元格內(nèi)繪制點(diǎn)

?circos.lines:單元格內(nèi)畫(huà)線

?circos.rect:繪制矩形

?circos.polygon:多邊形

?circos.text: 添加文本

?circos.axis:坐標(biāo)軸

?circos.link：?jiǎn)卧裰g建立聯(lián)系（circlize? 包特有）

上面這些點(diǎn)線和常規(guī)作圖區(qū)別不大捞魁，只是在前面加了circos.

但是如果利用上述參數(shù)在單元格內(nèi)繪制點(diǎn)線的話，需要借助for循環(huán)离咐，太麻煩谱俭，還很慢。

我們可以利用circlize提供的低級(jí)繪圖參數(shù)：

?circos.trackPoints: ‘循環(huán)’繪制點(diǎn)

?circos.trackLines: ‘循環(huán)’繪制線

?circos.trackText:‘循環(huán)’繪制文本一些常用的布局函數(shù)：

?circos.trackPlotRegion:創(chuàng)建新的軌道

?circos.updatePlotRegion:? 更新繪制的已有的單元格

?circos.par:? 作圖參數(shù)（和par類似）

?circos.info:? 打印當(dāng)前繪圖信息

?circos.clear:? 重置

下面我們拿一個(gè)例子快速瀏覽一下：

layout(mat=matrix(1:6,ncol=2,byrow = T))

#構(gòu)建數(shù)據(jù)

set.seed(1)

n = 1000

a = data.frame(factor = sample(letters[1:8], n, replace = TRUE),

x = rnorm(n), y = runif(n))

#載入包

library(circlize)

#設(shè)置整體作圖參數(shù)

par(mar = c(1, 1, 1, 1), lwd = 0.1, cex = 0.7)

#調(diào)整軌道高度

circos.par("track.height" = 0.1)

#初始化

circos.initialize(factors = a$factor, x = a$x)

#創(chuàng)建新的軌道

circos.trackPlotRegion(factors = a$factor, y = a$y,

panel.fun = function(x, y) {

circos.axis()

})

#設(shè)置顏色

col = rep(c("#FF0000", "#00FF00"), 4)

#在軌道上繪制點(diǎn)

circos.trackPoints(a$factor, a$x, a$y, col = col, pch = 16, cex = 0.5)

#添加文本標(biāo)簽

circos.text(-1, 0.5, "left", sector.index = "a", track.index = 1)

circos.text(1, 0.5, "right", sector.index = "a")

#設(shè)置軌道背景色

bgcol = rep(c("#EFEFEF", "#CCCCCC"), 4)

#添加高級(jí)繪圖函數(shù)

circos.trackHist(a$factor, a$x, bg.col = bgcol, col = NA)

#在創(chuàng)建新的軌道

circos.trackPlotRegion(factors = a$factor, x = a$x, y = a$y,

panel.fun = function(x, y) {

grey = c("#FFFFFF", "#CCCCCC", "#999999")

sector.index = get.cell.meta.data("sector.index")

xlim = get.cell.meta.data("xlim")

ylim = get.cell.meta.data("ylim")

circos.text(mean(xlim), mean(ylim), sector.index)

circos.points(x[1:10], y[1:10], col = "red", pch = 16, cex = 0.6)

circos.points(x[11:20], y[11:20], col = "blue", cex = 0.6)

})

#修改已經(jīng)繪制的圖形（扇形d健霹，軌道2）

circos.updatePlotRegion(sector.index = "d", track.index = 2)

circos.points(x = -2:2, y = rep(0, 5))

xlim = get.cell.meta.data("xlim")

ylim = get.cell.meta.data("ylim")

circos.text(mean(xlim), mean(ylim), "updated")

#創(chuàng)建新的軌道旺上，繪制線

circos.trackPlotRegion(factors = a$factor, y = a$y)

circos.trackLines(a$factor[1:100], a$x[1:100], a$y[1:100], type = "h")

#繪制單元格之間的連接（點(diǎn)到點(diǎn)，點(diǎn)到區(qū)間糖埋，區(qū)間到區(qū)間）

circos.link("a", 0, "b", 0, h = 0.4)

circos.link("c", c(-0.5, 0.5), "d", c(-0.5,0.5), col = "red",

border = "blue", h = 0.2)

circos.link("e", 0, "g", c(-1,1), col = "green", border = "black", lwd = 2, lty = 2)

circos.clear()

一般來(lái)說(shuō)宣吱，繪制圓形圖需要幾個(gè)步驟：初始化圖形（initialize）——添加軌道（create track）——添加圖形（add graphics）——添加軌道——添加圖形……——重置（circos.clear）

1、初始化圖形：一般利用函數(shù)circos.initialize去初始化瞳别，所需數(shù)據(jù)必須包括因子變量和X值征候。

2、創(chuàng)建軌道：函數(shù)circos.trackPlotRegion可以完成祟敛，在新創(chuàng)建的軌道上繪制圖形疤坝，一般有三種方法：

a:circos.points, circos.lines等低級(jí)繪圖參數(shù)，需要借助于for循環(huán)

b:circis.trackPoints,circos.trackLines等馆铁，我們不推薦使用跑揉，主要是不能繪制復(fù)雜的圖形！

c:在circos.trackPlotRegion中使用panel.fun函數(shù)（需要兩個(gè)參數(shù)x,y）,推薦大家使用埠巨！

我們展示上述三種方法(在已有的軌道上繪制圖形)：

第一種方法：

circos.initialize(factors, xlim)

circos.trackPlotRegion(factors, ylim)

for(sector.indexin all.sector.index) {

circos.points(x1, y1, sector.index)

circos.lines(x2, y2, sector.index)

}

第二種方法：

circos.initialize(factors, xlim)

circos.trackPlotRegion(factors, ylim)

circos.trackPoints(factors, x, y)

circos.trackLines(factors, x, y)第三種方法：

circos.initialize(factors, xlim)

circos.trackPlotRegion(factors, all_x, all_y, ylim,

panel.fun=function(x,y) {

circos.points(x, y)

circos.lines(x, y)

})

3历谍、circos.clear重置圖形

下面這幅圖展示我們繪制圓形圖的一般過(guò)程：

我們還要理解一個(gè)概念就是：扇形和軌道

一個(gè)圓形圖是有扇形和軌道組合成的，下圖中辣垒，紅色圓圈就是一個(gè)軌道（第二軌道）望侈，藍(lán)色就是扇形，扇形和軌道交集就是一個(gè)單元（cell）勋桶。

下圖有4個(gè)軌道和10個(gè)扇形：

扇形（sector）是在初始化圖形的時(shí)候決定的脱衙，所以circos.initialize必須提供因子變量侥猬，當(dāng)然你還要提供x值；而軌道（track）是在創(chuàng)建軌道的時(shí)候決定的circos.trackPlotRegion捐韩，在這里你要提供y值退唠。

circos.initialize(factors, x)

circos.initialize(factors, xlim)

circos.trackPlotRegion(factors, y)

circos.trackPlotRegion(factors, ylim)

我們要清楚一些基本的圖形參數(shù)：

?start.degree：圖形起始角度（一共360度）

?gap.degree：一個(gè)軌道上，相鄰扇形之間距離

?track.margin:軌道上下邊距

?cell.padding：一個(gè)單元的四個(gè)邊距（下左上右）

?track.height:軌道高度

?points.overflow.warning：邏輯值

?canvas.xlim：畫(huà)布范圍（-1荤胁，1）铜邮，可以修改,你自己定義的xlim和ylim要在這個(gè)范圍內(nèi)

?canvas.ylim:同上

?clock.wise：繪制扇形方向（默認(rèn)和和我們常見(jiàn)的時(shí)鐘一致）

下面是默認(rèn)圖形參數(shù)的默認(rèn)值:

還有一個(gè)重要參數(shù)：get.cell.meta.data提供了一個(gè)單元的詳細(xì)信息，我們可以指定扇形和軌道去查看寨蹋。

從get.cell.meta.dataare中我們可以觀察到：

?sector.index:? 扇形名字

?sector.numeric.index:扇形數(shù)目

?track.index:?? 軌道

?xlim:? x軸的范圍

?ylim: y軸的范圍

?xcenter:x軸的中心

? ycenter:y軸的中心

?xrange:同上.

?yrange:同上.

?cell.xlim:? 一個(gè)單元x的范圍（包括cell.padding）

?cell.ylim:? 一個(gè)單元上y的范圍

?xplot: 繪圖區(qū)域左右邊界起始角度

?yplot: Radius of bottom and top radius in the plotting region.

?cell.start.degree:起始角度.

?cell.end.degree:終止角度。

?cell.bottom.radius:底部單元距離圓心長(zhǎng)度

?cell.top.radius:頂部單元距離圓心長(zhǎng)度

?track.margin:?? 一個(gè)單元上下邊距

?cell.padding:一個(gè)單元四周邊距

factors = c("a", "b")

circos.initialize(factors, xlim = c(0, 1))

circos.trackPlotRegion(ylim = c(0, 1))

#獲取扇形a扔茅，軌道1的信息

circlize(0.5, 0.5, sector.index = "a", track.index = 1)

reverse.circlize(90, 0.9, sector.index = "a", track.index = 1)

我們自己手動(dòng)繪制不同起始角度和半徑的扇形：

#定義邊距

par(mar = c(1, 1, 1, 1))

#繪制基本圖形

plot(c(-1, 1), c(-1, 1), type = "n", axes = FALSE, ann = FALSE)

#繪制從20度到0度的扇形

draw.sector(20, 0)

#30度到60度已旧，半徑版0.5-0.8的扇形，逆時(shí)針

draw.sector(30, 60, rou1 = 0.8, rou2 = 0.5, clock.wise = FALSE, col = "#FF000080")

#350度到1000度召娜，去掉邊界色

draw.sector(350, 1000, col = "#00FF0080", border = NA)

#從0到180度运褪，改變中心點(diǎn)（從c(0,0)到c(-0.5到0.5)）

draw.sector(0, 180, rou1 = 0.25, center = c(-0.5, 0.5), border = 2, lwd = 2, lty = 2)

#繪制一個(gè)0到360度的扇形

draw.sector(0, 360, rou1 = 0.7, rou2 = 0.6, col = "#0000FF80")

par(mar = c(1, 1, 1, 1))

factors = letters[1:8]

circos.initialize(factors, xlim = c(0, 1))

for(i in 1:3) {

circos.trackPlotRegion(ylim = c(0, 1))

}

circos.info(plot = TRUE)

#高亮扇形a

draw.sector(get.cell.meta.data("cell.start.degree", sector.index = "a"),

get.cell.meta.data("cell.end.degree", sector.index = "a"),

rou1 = 1, col = "#FF000040")

#高亮軌道1

draw.sector(0, 360,

rou1 = get.cell.meta.data("cell.top.radius", track.index = 1),

rou2 = get.cell.meta.data("cell.bottom.radius", track.index = 1),

col = "#00FF0040")

#在軌道2和3高亮扇形e和f

draw.sector(get.cell.meta.data("cell.start.degree", sector.index = "e"),

get.cell.meta.data("cell.end.degree", sector.index = "f"),

get.cell.meta.data("cell.top.radius", track.index = 2),

get.cell.meta.data("cell.bottom.radius", track.index = 3),

col = "#0000FF40")

#高亮一個(gè)小的區(qū)域，首先我們要計(jì)算出位置信息

pos = circlize(c(0.2, 0.8), c(0.2, 0.8), sector.index = "h", track.index = 2)

draw.sector(pos[1, "theta"], pos[2, "theta"], pos[1, "rou"], pos[2, "rou"],

clock.wise = TRUE, col = "#00FFFF40")

circos.clear()

利用函數(shù)highlight.sector玖瘸，我們也可以高亮某個(gè)扇形和軌道：

#提供因子變量

factors = letters[1:8]

#初始化

circos.initialize(factors, xlim = c(0, 1))

#繪制4個(gè)軌道

for(i in 1:4) {

circos.trackPlotRegion(ylim = c(0, 1))

}

#軌道上添加標(biāo)簽信息

circos.info(plot = TRUE)

#在軌道1高亮扇形a和h秸讹，并添加注釋信息

highlight.sector(c("a", "h"), track.index = 1, text = "a and h belong to a same group",

facing = "bending.inside", niceFacing = TRUE, text.vjust = -3)

#高亮扇形c

highlight.sector("c", col = "#00FF0040")

#高亮扇形d

highlight.sector("d", col = NA, border = "red", lwd = 2)

#在軌道2和3，高亮扇形e

highlight.sector("e", col = "#0000FF40", track.index = c(2, 3))

#在軌道2和3雅倒，高亮f和g

highlight.sector(c("f", "g"), col = NA, border = "green",

lwd = 2, track.index = c(2, 3))

#高亮整個(gè)軌道4

highlight.sector(factors, col = "#FFFF0040", track.index = 4)

circos.clear()

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單示例：繪制高水平圖形

library(circlize)

#10個(gè)分類變量

category = paste0("category", "_", 1:10)

#構(gòu)造數(shù)據(jù)

percent = sort(sample(40:80, 10))

#提供顏色

color = rev(rainbow(length(percent)))

par(mar = c(1, 1, 1, 1))

#初始角度90

circos.par("start.degree" = 90)

#初始化圖形

circos.initialize("a", xlim = c(0, 100))

#添加軌道璃诀，繪制圖形

circos.trackPlotRegion(ylim = c(0.5, length(percent)+0.5), , track.height = 0.8,

bg.border = NA, panel.fun = function(x, y) {

xlim = get.cell.meta.data("xlim")

for(i in seq_along(percent)) {

circos.lines(xlim, c(i, i), col = "#CCCCCC")

circos.rect(0, i - 0.45, percent[i], i + 0.45, col = color[i],

border = "white")

}

for(i in seq_along(percent)) {

circos.text(xlim[1], i, paste0(category[i], " - ", percent[i], "%"),

facing = "downward", adj = c(1.1, 0.5))

}

breaks = seq(0, 90, by = 5)

circos.axis(h = "top", major.at = breaks, labels = paste0(breaks, "%"),

major.tick.percentage = 0.02, labels.cex = 0.6,

labels.away.percentage = 0.01)

})

circos.clear()

具有的完整的更加詳細(xì)的請(qǐng)看circlize 包幫助文檔！