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如何繪製集合交集的 UpSet Plot(元素交集圖)
2026/08/31

如何繪製集合交集的 UpSet Plot(元素交集圖)

利用 CSV 或 Excel 資料快速繪製 UpSet plot。輕鬆編碼集合隸屬關係、解讀交集長條圖與點矩陣、標示特定重疊區域,並在 SciVis 中編輯修改圖表。

當集合數量達到五個時,傳統的文氏圖(Venn diagram)往往會帶來更多視覺混亂而非清晰的資訊。區域變得過於狹小而難以標記、讀者無法準確比較各區域的面積大小,且容易遺漏未顯示的交集。UpSet plot 則以明確的交集矩陣與對齊的長條圖,完美取代了這些相互重疊的幾何圖形。

當您的研究問題涉及多個基因列表、臨床世代(cohorts)、特徵集、物種、代謝通路或實驗條件之間的重疊關係時,推薦使用 SciDraw 的 UpSet Plot Generator。此工具可接收結構化的隸屬關係表,並將生成的圖表傳送至 SciVis 進行後續的細節調整。

包含集合大小長條圖、交集矩陣與交集大小長條圖的基本 UpSet plot

繪製 UpSet plot 的常見錯誤

  • 重複計算交集: 必須釐清長條圖代表的是「排他性交集(exclusive intersections)」還是「包含性重疊(inclusive overlaps)」。
  • 識別碼格式不一致: 例如 Gene-1、gene1 與 Gene_1 可能會被系統判定為不同的獨立項目。
  • 集合中含有重複記錄: 隸屬關係通常為二元分類,重複的記錄不應膨脹交集的計數。
  • 未說明排序依據: 交集長條圖可依據交集大小、階數(degree)或特定的生物學優先順序進行排序,繪圖時應予以註明。
  • 顯示過多微小的交集: 應設定明確的篩選規則過濾微小交集,並在其他地方保留完整的原始數據。

UpSet plot 需要什麼格式的資料?

SciDraw 的範例採用寬格式的二元隸屬關係表(binary-membership table):

欄位 (Column)用途範例
item唯一實體識別碼Gene_001
Control是否屬於 Control 對照組1 或 0
Treatment_A是否屬於 Treatment A 處理組1 或 0
Treatment_B是否屬於 Treatment B 處理組 或
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作者

avatar for Davie Chen / SciDraw AI
Davie Chen / SciDraw AI

Researcher

Davie Chen is a researcher at the Faculty of Animation and Intermedia, University of Arts in Poznan, studying generative AI for scientific figure creation, patent illustration, and manuscript drafting. SciDraw AI is one of the research-to-product tools built from this work.

Author profile

分類

繪製 UpSet plot 的常見錯誤UpSet plot 需要什麼格式的資料?步驟 1:在繪圖前明確定義集合步驟 2:上傳隸屬關係表步驟 3:驗證矩陣與長條圖步驟 4:選擇具說服力的排序方式如何解讀 UpSet plot該選擇 UpSet plot 還是文氏圖?常見問題我可以在不使用 R 語言的情況下繪製 UpSet plot 嗎?隸屬關係欄位可以使用 TRUE 和 FALSE 嗎?什麼是交集階數(Intersection Degree)?我應該顯示所有可能的交集組合嗎?開始繪製圖表

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1
0
Treatment_C是否屬於 Treatment C 處理組1 或 0
Validation是否屬於 Validation 驗證組1 或 0
highlight選用的標記註釋yes 或 no

每個集合各佔一欄;基礎範例共有 5 個集合。

您可以下載 基本 UpSet CSV 範例 或 基因集範例。表格中的每一行應代表一個唯一的項目,且每個集合欄位皆須使用一致的真/偽值(true/false)來表示。

步驟 1:在繪圖前明確定義集合

請先寫下判定項目屬於各集合的具體標準。以差異表達基因列表為例,這可能需要對所有實驗條件套用一致的校正後 p 值(adjusted p-value)與折數變化(fold-change)閾值;對於臨床世代,則需有明確記錄的納入標準。圖表本身無法修正定義不一致的原始資料。

步驟 2:上傳隸屬關係表

開啟 UpSet Plot Generator,選擇內建的六個範例之一,或直接上傳您的 CSV、TSV、TXT、XLSX 或 XLS 檔案。請仔細檢查預覽畫面,確認是否有重複的項目識別碼、遺漏的隸屬關係儲存格,或被意外解析為文字格式的數值欄位。

步驟 3:驗證矩陣與長條圖

矩陣中的每一列代表一個集合,而每一行(直欄)代表一種交集組合。實心圓點表示該集合包含於該交集中;當交集涉及兩個以上的集合時,會有一條垂直線將這些圓點連接起來。該直欄上方的長條圖則顯示了該交集的大小。左側的水平長條圖則呈現了各個集合的總大小。

多個重疊差異表達基因集的 UpSet plot 範例

建議從原始表格中手動計算幾個關鍵的交集數值,並與圖表中的長條高度進行比對驗證。在進行過資料篩選,或單一項目可能同時出現在多個來源檔案時,此驗證步驟尤為重要。

步驟 4:選擇具說服力的排序方式

依「交集大小(intersection size)」排序有助於讀者快速找出主要的重疊組合;依「階數(degree)」排序則能將單一集合、兩兩交集及更高階的交集分組呈現。若某個預設的對比組合是研究的核心,採用自訂排序是合理的,但不應僅為使特定結果看起來更顯眼而刻意調整。

您可以使用 SciVis 來調整標籤、間距與色彩。將某個具生物學意義的關鍵交集高亮標示,並讓其餘的矩陣部分保持中性色調。

高亮標示單一交集組合的 UpSet plot

如何解讀 UpSet plot

解讀時,請先看上方的交集大小長條圖,沿著該直欄向下對齊到點矩陣,即可看出該交集是由哪些集合(即實心圓點所在的橫列)所組成。在採用排他性交集(exclusive intersections)的圖表中,若某一欄僅在 Treatment A 與 Treatment B 有實心圓點,而 Control 為空心,則代表該長條僅包含同時存在於這兩個處理組、但不存在於對照組的項目。

請注意,左側的「集合大小長條圖」與上方的「交集大小長條圖」回答的是不同的問題。一個規模很大的集合,如果其大多數成員都與其他集合共享,則其特有的獨特項目(unique items)數量仍可能非常少。

該選擇 UpSet plot 還是文氏圖?

  • 當集合數量為兩個或三個,且直觀的空間重疊視覺隱喻有助於理解時,請使用 Venn Diagram Maker。
  • 當集合數量達到四個或更多,或者需要精確比較各個交集的大小時,請使用 UpSet plot。
  • 當研究問題關注的是動態的流動或轉移,而非靜態的集合隸屬關係時,請使用 Sankey Diagram Generator。

常見問題

我可以在不使用 R 語言的情況下繪製 UpSet plot 嗎?

可以。您只需將二元隸屬關係表上傳至 UpSet Plot Generator 生成圖表,即可直接匯入 SciVis 進行後續的視覺編輯。

隸屬關係欄位可以使用 TRUE 和 FALSE 嗎?

使用一致的布林值(Boolean values)是可以運作的,但我們提供的範例皆使用 1 和 0,因為這在 CSV 與各類試算表軟體之間最具相容性且不易產生歧義。

什麼是交集階數(Intersection Degree)?

階數是指參與該交集的集合數量。單個實心圓點的階數為一;三個相連的實心圓點則代表階數為三。

我應該顯示所有可能的交集組合嗎?

不一定。當集合系統龐大時,可能會產生許多空集合或極微小的交集。建議設定並說明一個透明的「最小數量限制」或「僅顯示前幾大交集」的篩選規則,而非手動刪除不符合預期的結果。

開始繪製圖表

立即使用 UpSet Plot Generator 開始建立您的圖表。繪製後請務必對照隸屬關係表驗證關鍵數據,並可參考我們的 科學數據視覺化指南 以獲取更多圖表選擇建議。

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