[不靠谱颜论] 用ggplot2给娃手工做张九九乘法表

2020-07-11 02:44

导言： 只要肯折腾，ggplot2还是有很多花式玩法的……

缘起

2020年，受疫情影响，无数家庭意外收获了大量亲子时光。线上教育也顺势蓬勃发展，帮助家长们管束神兽，使不至于把房顶全都掀翻。我家小闺女早已不满足于20以内的加减法，于是前些天，我突发奇想开始教她乘法，并背诵起九九乘法表来。

然而，在家里找了一圈各类绘本与书籍，竟然都没有找到一张九九表。作为闲不住就想写写代码的我，自然而然地就想，能不能简单写上几行代码，来快速搞定它。

说干就干，这就动手做起来。

实现

首先，得选择合适的语言工具。由于目的是“绘制”九九表，我第一时间想到的，当然就是R语言的ggplot2包了，它是当之无愧的统计绘图第一利器。

附注：`ggplot2`基于一套称为图形语法（The Grammar Of Graphics）的理论体系定义，将图形呈现方式独立且优雅地抽象出来，使得在数据探索及其可视化的过程中，可以随时随地任意调整数据变量与图形元素的绑定关系，让同一组数据在大相径庭的多种统计图之间快速切换，帮助寻找数据规律，因而被广泛使用。

然后，在绘图之前，需要先把数据准备好。ggplot2要求输入数据采用数据框（data.frame）的类型，通常更推荐使用其替代品，即dplyr包中提供的tibble类型。ggplot2和dplyr，可通过加载tidyverse包，来一次性将其全都载入使用。为了构造形如“A x B = C”的式子，我们可以使用expand.grid函数来构造所有组合，并使用filter函数过滤选出最终九九表中需要的下三角部分：

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library(tidyverse)
a <- expand.grid(A = 1:9, B = 1:9) %>% filter(A <= B)

接着，我们就可以使用ggplot2中的geom_tile和geom_text函数，来绘制相应的表格及等式了：

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a %>% ggplot(aes(A, 9 - B)) +
  geom_tile(color = "black", fill = NA) +
  geom_text(aes(label = sprintf("%d x %d = %d", A, B, A * B))) +
  theme_void()

然而，这里得到的九九表，只有数字算式，而没有中文口诀。为了构造中文口诀，需要另外设计一两个辅助函数来帮助实现：

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a <- "一二三四五六七八九十"
a <- strsplit(a, "")[[1]] # 拆分出每个汉字

ch <- function(x) { # 构造一个函数，能将单个数字转换成汉字
  if (x < 10) {
    a[[x]]
  } else {
    paste0(a[[x %/% 10]], a[[10]],
           if (x %% 10 > 0) a[[x %% 10]])
  }
}
ch <- Vectorize(ch) # 函数向量化。原函数只能支持单个数字的处理
                    # 经此处理，函数就能支持以向量作为输入参数

于是，最终ggplot调用变为：

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expand.grid(A = 1:9, B = 1:9) %>%
  filter(A <= B) %>%
  ggplot(aes(A, 9 - B)) +
  geom_tile(aes(fill = as.factor(A + B)),
            color = "black", size = .5) +
  geom_text(aes(label = sprintf("%d x %d = %d\n%s%s%s%s",
                                A, B, A * B, ch(A), ch(B),
                                ifelse(A*B<10,"得",""),
                                ch(A*B))),
                size = 5, lineheight = 1) +
  guides(fill = FALSE) +
  theme_void()