2. 环形布局（Circular layout）

2.1 坐标转换（Coordinate transformation）

为了将图形映射到圆中，需要进行多个坐标系的转换。

数据坐标系（data coordinate systems）

首先需要进行数据坐标体系的转换，其中x-轴和y-轴是原始数据的范围。

极坐标系

极坐标系使所有的坐标系得以映射在圆上。

画布坐标系（canvas coordinate system）

画布坐标系使得图形真正绘制到圆上。

每个单元的坐标系都是独立的，Circlize首先将数据坐标系转换为极坐标系，最后再转换为画布坐标系（Fig 2.1）。

CoordinateTransformation.png

Fig 2.1 坐标系的转换（左上：数据坐标系；左下：极坐标系；右：画布坐标系）

最终的画布坐标系实际是基于我们经常接触的基础的R图形系统，其中x轴的范围为(-1, 1)，y轴范围也为(-1, 1)。需要注意的是，这个圆的单位半径为1，即一单位的圆，在绘制时总是按照从外向内的顺序进行。

2.2 绘制圆的规则

绘制圆的规则实际上很简单，只需要遵循以下顺序：

initialize layout -> # 初始化布局
create track -> # 创建轨迹
add graphics -> # 添加图形
creat track -> # 创建轨迹
add graphics -> # 添加图形
... -> #重复创建轨迹、添加图形的步骤
clear # 绘制结束

在创建轨迹后，可以随时添加图形（Fig 2.2）。

Order.png

Fig 2.2 Order

初始化布局（Initialize the layout）

初始化的函数为circos.initialize().

circos.initialize()

由于圆形布局实际上是可视化数据中的类别，因此至少需要有一个分类变量。每个类别的x值得范围可以是一组向量，也可以是范围本身（详见2.3）。

创建绘图区域（Create plotting regions）和添加图形(add graphic)
新的轨迹会在之前创建的轨迹的内测，只有创建一个轨迹后，才能在其中添加图形。可以通过3种方法在一个单元(cells)中添加图形。

低级绘图函数
在创建轨迹后，可以通过诸如circos.points()、circos.lines()这样的低级绘图函数逐单元的添加图形单元。通常这个过程会涉及循环，需要通过分类变量对划分数据子集。
批量模式（batch mode）
通过circos.trackPoints()、circos.trackLine()等函数在所有的单元中同时添加简单的图形。
即时添加函数
通过panel.fun的参数在circos.track()中建立一个单元后立刻添加图形。panel.fun需要x和y两个参数，这两个值需要代表当前的单元。这个子集操作符是自己运行的，是最推荐使用的方法。panel.fun的参数细节详见2.7。

重复步骤2添加更多的轨迹，直到作图目标达成。
输入circos.clear()去清理数据，结束绘制。

circos.clear()

正如上面所提到的，有三种方法在轨迹中添加图形。

为整个轨迹创建绘图区域，然后通过特定的sector.index去添加图形，在下面的伪代码中，x1、x2是给定单元中的数据点，需要手动设置数据子集。circos.points()和circos.lines()是分别应用于circos.track()，因此，区域的划分需要通过sector.index的参数进行分割，当前(current)轨迹是这两个函数的默认参数，介于这两个函数都跟在circos.track()函数后，因此"current"参数通常可以省略。

circos.initialize(factors, xlim)
circos.track(factors, ylim)
for(sector.index in all.sector.index) {
    circos.points(x1, y1, sector.index)
    circos.lines(x2, y2, sector.index)
}

通过批量模式添加图形，在随后的代码中，circos.trackPoints()和circos.trackLine()需要一个分类变量，关于x值得向量和关于y值得向量。x和y的值可以被分类变量所分割，并被发送至坐标系用以添加图形。本质上，这种方法是通过使用circos.point()和circos.lines()进行for 循环实现的。当只添加一种特定类型的简单图形（例如点）时，比较方便，但是不适用于创建比较复杂的图形。
circos.trackPoints()和circos.trackLines() 需要track.index去指定用于绘制图形的轨迹。但同样的，由于其跟随在circos.track()之后，因此会在新绘制的轨迹中添加图形。

circos.initialize(factors, xlim)
circos.track(factors, ylim)
circos.trackPoints(factors, x, y)
circos.trackLines(factors, x, y)

在单元倍创建后，使用面板函数添加自定义的各种图形，这是最为提倡的方法，本书中主要使用panel.fun。通过circos.track()依次创建单元，每创建一个单元，panel.fun立即在该单元绘制图形。在这种情况下，当前扇区、当前轨迹都被限定于新绘制的单元中，可以使用低等函数而不需要指定扇区序号和轨迹序号。
下面的代码中，panel.fun如同在普通的R图形系统中一般自然的使用points()和lines()。这应该可以帮你想像单元就是一个虚构的矩形绘图区域。

circos.initialize(factors, xlim)
circos.track(factors, all_x, all_y, ylim,
    panel.fun = function(x, y) {
        circos.points(x, y)
        circos.lines(x, y)
})

当使用circos.track()和circos.update()时，有一些内部变量保持对当前扇区和轨迹的追踪。因此，即使像 circos.points()、 circos.lines()这种需要对扇区和轨迹进行索引的函数，也可以使用当前扇区和轨迹作为默认值。当添加点、线、文字时，不需要指定索引，会在最近的创建或升级的单元中绘制。
2.3 扇区和轨迹（Sectors and tracks）
一个图形布局是由一些扇区和轨迹组成的。如同在下图中所演示的一样，红色的圆是一个轨迹，而蓝色的部分代表了一个扇区，扇区和轨迹的交界处被称为单元，可以被当做数据点的虚拟绘制区域（Fig 2.3）。在这里我们介绍如何设定单元中x和y方向中数据的范围。

SectorsTracksAndCells.png

<center>fig 2.3 扇形、轨迹和单元</center>