R 语言分组聚类的热图

本文介绍了R语言中如何处理热图的分组聚类问题。当基因表达模式在不同组间无明显区别时,聚类可能不匹配组信息。通过调整基因数量或使用complexheatmap,可以实现组内聚类,并展示样本规律。示例代码展示了如何取消列聚类以及创建带有注释条和分组标签的美观热图。

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应该是会经常遇到这样的热图,就是说它的聚类情况无法与分组信息吻合。

其实这个并不是错了,是因为用于聚类的行(选出的这部分基因)的表达模式在两组之间没有明显区别。

只要改变基因数量,或者换一组基因,聚类树就有可能变得和分组吻合。

假如你尝试换了很多次还是没有办法让它们变得吻合,那就取消聚类。直接使用热图的参数cluster_cols = F即可。

图就会变成:

取消了列聚类,那么热图列的顺序就会按照矩阵列的顺序排布了。那当样本数量多起来的时候,组内的数据规律就无法清晰的展示。

所以会需要组内聚类这样的操作咯。这个只能用complexheatmap来实现,我还顺便找到了注释条加分组标签的画法,变得比常规热图好看一丢。

2.代码如下

<think>嗯,用户的问题是关于如何在R语言中生成分组聚类,特别是使用pheatmap或ggplot2这两个包。我需要先回忆一下相关的知识,然后结合提供的引用资料来整理答案。 首先,用户提到的引用资料中,引用[2]和[3]都提到了pheatmap和ggplot2。引用[2]展示了使用pheatmap绘制的基本步骤,包括数据读取、绘制时的参数设置,如cellwidth、cellheight,以及行列的聚类控制。而引用[3]则提到分组聚类需要用到complexheatmap包,但用户希望用pheatmap或ggplot2实现,可能需要手动添加分组注释。 接下来,我需要考虑分组聚类的关键点。通常,分组聚类意味着在中对行或列按照某个分组进行聚类,比如不同样本类型或处理组。在pheatmap中,可以通过注释(annotation)功能来添加分组信息,然后调整聚类参数,确保同一组内的数据聚类在一起。 对于pheatmap,用户需要准备注释数据框,并在调用pheatmap函数时使用annotation_row或annotation_col参数。同时,可能需要调整聚类方法,比如使用不同的距离算法或聚类方法。但默认情况下,pheatmap会对行列进行聚类,如果用户需要分组聚类,可能需要先对数据进行排序,再关闭自动聚类,手动指定顺序。 至于ggplot2,虽然它本身没有直接的函数,但可以通过geom_tile实现。不过聚类可能需要先使用hclust进行层次聚类,然后将结果转换为因子顺序来排列数据。这可能更复杂一些,适合需要高度定制的情况。 现在,我需要验证引用中的信息是否正确。引用[2]中的pheatmap示例代码是正确的,包括安装、加载包,读取数据并绘。引用[3]提到complexheatmap可以实现更复杂的分组聚类,但用户希望用pheatmap或ggplot2,所以可能需要结合注释来实现。 可能的步骤是:首先用pheatmap添加分组注释,然后控制聚类参数。例如,在pheatmap中,通过annotation_row参数添加行注释,同时设置cluster_rows为TRUE,这样行会根据数据聚类,但如何确保分组聚类呢?可能需要先对数据进行分组排序,或者在聚类时使用分组的层次。或者,如果分组需要独立于聚类,可能需要手动调整数据顺序。 另外,用户可能需要生成分组标签,比如在旁边添加颜色条表示不同的组别。这在pheatmap中可以通过annotation参数实现,而ggplot2则需要通过geom_tile和geom_text或annotate来添加。 现在,需要将步骤整理成示例代码。对于pheatmap,首先准备注释数据框,然后合并到pheatmap的参数中。例如,假设有行分组信息,创建annotation_row数据框,并在pheatmap中指定。同时,可能需要调整颜色、聚类方法等参数。 对于ggplot2,数据需要转换为长格式,然后使用hclust进行聚类,调整行和列的顺序,再使用geom_tile绘,并添加分组注释。这可能比较繁琐,但更灵活。 最后,需要提醒用户可能的注意事项,比如数据标准化、颜色调整、分组信息是否正确对齐等。 总结,回答应包括pheatmap和ggplot2两种方法,提供示例代码,并解释关键参数。同时,根据引用资料,引用[2]提供了pheatmap的基础代码,引用[3]提到了分组聚类的需求,但可能需要结合手动注释来实现。</think>### 分步解答:R语言生成分组聚类的实现方法 #### 方法一:使用pheatmap包(基础版) 1. **数据准备**:输入数据需要是数值型矩阵,并添加分组注释信息。 ```r # 安装并加载pheatmap包 install.packages("pheatmap") library(pheatmap) # 读取数据(示例:基因表达矩阵,行名为基因,列名为样本) exp_data <- read.table("input.txt", sep="\t", header=TRUE, row.names=1) # 创建分组注释(假设样本分为两组:Group1和Group2) sample_group <- data.frame( Group = c(rep("Group1", 3), rep("Group2", 3)), # 前3列Group1,后3列Group2 row.names = colnames(exp_data) ) ``` 2. **绘制分组聚类**: ```r pheatmap( exp_data, annotation_col = sample_group, # 添加列注释 cluster_rows = TRUE, # 对行聚类 cluster_cols = TRUE, # 对列聚类 show_rownames = FALSE, # 隐藏行名(避免基因过多时重叠) color = colorRampPalette(c("blue", "white", "red"))(100) # 自定义颜色梯度 ) ``` #### 方法二:使用ggplot2实现(需手动处理聚类) 1. **数据预处理与聚类**: ```r library(ggplot2) library(dplyr) library(tidyr) # 数据聚类(以行为例) row_cluster <- hclust(dist(exp_data)) row_order <- row_cluster$order # 重组数据为长格式 exp_long <- exp_data %>% mutate(Gene = rownames(.)) %>% pivot_longer(-Gene, names_to = "Sample", values_to = "Expression") %>% mutate(Sample = factor(Sample, levels = colnames(exp_data)[col_cluster$order])) ``` 2. **绘制并添加分组条**: ```r ggplot(exp_long, aes(x = Sample, y = Gene, fill = Expression)) + geom_tile() + scale_fill_gradient2(low = "blue", mid = "white", high = "red") + theme_minimal() + theme(axis.text.y = element_blank()) # 隐藏行标签 ``` #### 关键参数说明 - **pheatmap**:`annotation_col/annotation_row` 添加分组注释,`cluster_cols/cluster_rows` 控制聚类[^2]。 - **ggplot2**:需手动处理数据排序和颜色映射,灵活性高但代码量较大[^3]。
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