《統(tǒng)計分析軟件：使用R與Python》 課件 第2章 R 語言編程基礎(chǔ)

2.1HelloWorld!2.2R語言運行2.3R語言變量和常量2.4R語言對象基本操作2.5R語言數(shù)據(jù)類型2.6R語言流程控制2.7R語言自定義函數(shù)第2章

R語言編程基礎(chǔ)R語言基礎(chǔ)R語言變量和常量R語言數(shù)據(jù)對象變量、向量、數(shù)組、矩陣、數(shù)據(jù)框、列表控制、循環(huán)if\switch條件語句for\while\repeat循環(huán)語句R語言自定義函數(shù)R語言運行2.1R的HelloWorld>newstr<-"Hello,World!">print(newstr)

[1]"Hello,World!"

>#myfirstRcode提示符注釋賦值2.2R語言運行當(dāng)R啟動時,以下常用packages自動加載:–base:基本函式(IO,敘述統(tǒng)計,etc.)–stats:常用統(tǒng)計分析(t.test,anova,etc.)–methods:定義classesofobjects–utils:基本程序編寫工具–graphics:基本繪圖工具–grDevices:基本繪圖接口–datasets:數(shù)據(jù)范例編寫程序:「文件」「建立新的程序腳本」或直接于「>」后編寫空一行或用分號「;」將指令分開套用已寫好的程序:「文件」「開啟程序腳本」修改或繼續(xù)編寫程序:「文件」「開啟程序腳本」程序包(package)加載:「程序包」「加載程序包」清理窗口:右鍵「清除窗口」「←」、「→」或「=」表輸入前面已執(zhí)行完的指令:「↑」逐一顯示+:程序未完結(jié)就換行會顯示「+」提醒,欲結(jié)束按「Esc」英文字母大小寫視為不同的符號#井字號之后為批注,程序不會執(zhí)行結(jié)束R程序:直接關(guān)閉或指令「q()」ls()列出工作空間中的對象rm()刪除工作空間中的對象rm(list=ls())刪除空間中所有對象save.image()保存工作鏡像sink()將運行結(jié)果保存到指定文件中g(shù)etwd()顯示當(dāng)前工作文件夾setwd()設(shè)定工作文件夾R語言腳本是一系列命令可以先批量的編好程序，或者對別人已經(jīng)編好的程序進(jìn)行修改。之后輸入到控制臺進(jìn)行調(diào)試，以滿足數(shù)據(jù)分析的需求語言高亮顯示在代碼較多的情況下，有時需要對行數(shù)、函數(shù)、括號、函數(shù)選項等進(jìn)行高亮顯示，設(shè)置成不同的顏色，以減少錯誤腳本編輯器R自帶的腳本編輯器RStudio自帶的腳本編輯器Editplus（

）Ultraedit（/）Emacs（/software/emacs/）Notepad++(/）記事本或?qū)懽职宓鹊纫粋€R語言腳本rate<-c(20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42)impurity<-c(8.4,9.5,11.8,10.4,13.3,14.8,13.2,14.7,16.4,16.5,18.9,18.5)plot(impurity~rate)reg<-lm(impurity~rate)abline(reg,col="red")summary(reg)如何運行R腳本程序通過source()函數(shù)運行source(“d:/regression.r”)通過R腳本編輯器運行路徑：RGui>File>OpenScript#Ctrl+R運行直接粘貼到R控制臺ctrl+c,ctrl+v2.3R語言常量和變量常量是其值不變的量，包括1234，"abc"等數(shù)值、"rlang"等字符串和邏輯值等基本類型。其中，邏輯真值寫為T或TRUE（注意區(qū)分大小寫，寫t或true都沒意義），邏輯假值寫為F或FALSE。R中還有一些特殊類型的常量，其中NULL表示空值NA(NotAvailable的意思)表示缺失數(shù)據(jù)Inf和-Inf表示正無窮和負(fù)無窮NaN(NotaNumber的意思)表示不是數(shù)字的值變量是其值可變的量，如x<-3，x就是一個變量，當(dāng)x<-4時，x的值被重新賦值為4。變量名由字母、數(shù)字和下劃線組成，變量的第一個字符為字母。R語言變量命名的大原則是：只有字母（區(qū)分大小寫）、數(shù)字、“_”（下劃線）、“.”（英文句號）可以出現(xiàn)。變量長度沒有限制，但不能有中文、空格、連字符”-“的存在。變量命名還要滿足以下條件：不能以數(shù)字或下劃線開頭開頭必須是英文字母或者點可以以點號開頭，但點號后面的符號不能是數(shù)字符號說明 1）> 命令或運算提示符 2）+ 續(xù)行符 3）# 注釋、說明語句字符賦值符號 1）<- 2）=R語言常見運算符+ 加號- 減號* 乘號/ 除號%%取模%/%整除^ 乘方運算優(yōu)先級別遞增+-*/%%,%/%^TRUE==1；FALSE==0基本算術(shù)運算> 大于< 小于>= 大于等于 <= 小于等于== 等于!= 不等于

比較運算得到的結(jié)果是邏輯常量TRUE（真）和FALSE（假）。比較運算符!x 邏輯非當(dāng)前邏輯值取反運算。x&y邏輯與如果兩個表達(dá)式的值均為TRUE，結(jié)果才為TRUE，否則為FALSE。x&&y邏輯與

若x，y為向量只比較第一個元素。x|y邏輯或如果x和y的值均為FALSE，結(jié)果為FALSE，否則為TRUE。向量對每個元素進(jìn)行比較。x||y邏輯或若x和y為向量只比較第一個元素。xor(x,y)異或兩個邏輯值不相同，則異或結(jié)果為真。反之，為假。邏輯運算符思考題

下列（）表示的是變量。A.123 B.TRUE C.Inf D.abc下列（）不可以作為變量名。A.1a2b B.a1b2 C.a_b D.a.b下列（）可以作為變量名。A.TRUE B.Inf C.True D.NaN下列賦值語句錯誤的是（）。A.a<-1 B.a=1 C.1=a D.A_1<-”1”R語言是基于對象(Object)的語言基本的數(shù)據(jù)類型有:向量、矩陣、列表等復(fù)雜的數(shù)據(jù)對象有:數(shù)據(jù)框?qū)ο?，時間序列對象，模型對象，圖形對象，等等。這里先介紹下R中數(shù)據(jù)對象的基本屬性和有關(guān)操作。2.4R語言對象基本操作

對象和它的模式與屬性R是一種基于對象的語言，R的對象包括了若干元素作為其數(shù)據(jù)，另外，還可以有一些特殊數(shù)據(jù)稱為屬性(attribute)，并規(guī)定了一些特定的操作(如打印、繪圖)；R對象分為：單純對象、復(fù)合對象單純對象：所有元素都是一種基本類型，復(fù)合對象的元素可以是不同類型的對象；固有屬性：mode和lengthR對象都有兩個基本的屬性：mode（類型）屬性和length(長度)屬性，比如向量的類型為logical(邏輯型)、numeric(數(shù)值型)、complex(復(fù)數(shù)型)、character(字符型)，比如：mode(c(1,3,5)>5)R對象有一種特別的null(空值型)型，只有一個特殊的NULL值為這種類型，表示沒有值（不同于NA，NA是一種特殊值，而NULL根本沒有對象值）attributes()和attr()函數(shù)attributes(object)返回對象object的各特殊屬性組成的列表，不包括固有屬性mode和length.例如:x<-c(apple=2.5,orange=2.1);xattributes(x)可以用attr(object，name)的形式存取對象object的名為name的屬性，例如，>attr(x,"names")[1]"apple""orange“也可以把attr()函數(shù)寫作賦值的左邊以改變屬性值或定義新的屬性，例如，對象的class屬性在R中可以用特殊的class屬性來支持面向?qū)ο蟮木幊田L(fēng)格，對象的class屬性用來區(qū)分對象的類，可以寫出通用函數(shù)根據(jù)對象類的不同進(jìn)行不同的操作，比如，print()函數(shù)對于向量和矩陣的顯示方法就不同，plot()函數(shù)對不同類的自變量作不同的圖形。為了暫時去掉一個有類的對象的class屬性，可以使用unclass(object)函數(shù)。對于簡單向量來說，class函數(shù)返回的結(jié)果和mode()函數(shù)一致，但對于矩陣、數(shù)組、數(shù)據(jù)框等數(shù)據(jù)對象，結(jié)果有可能相同，也有可能不同。A<-"Gomphotherium";class(A);##[1]"character"class(c(1,3,5)>5)##[1]"logicald<-data.frame(V1=c(1,2))mode(d)##[1]"list"class(d)##[1]"data.frame"class()函數(shù)是從面向?qū)ο笳Z言的角度返回對象的抽象類，一個數(shù)據(jù)對象可能有多個類，用戶可以自行定義類。mode()函數(shù)返回的是內(nèi)存中數(shù)據(jù)對象的基本類型，一個數(shù)據(jù)對象只能有一個基本數(shù)據(jù)類型（numeric、complex、character、logical、list、function等），用戶無法自行定義。要判斷某對象是否某類型，有許多個類似于is.numeric()的函數(shù)可以完成．-is.numeric(x)用來檢驗對象x是否為數(shù)值型，它返回一個邏輯型結(jié)果．-is.character()可以檢驗對象是否為字符型，等等．如:z<-0:9is.numeric(z)is.character(z)R可以強制進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，例如digits<-as.character(123);digitsd<-as.numeric(digits);d

列出對象與刪除對象

函數(shù)ls()的功能是顯示所有在內(nèi)存中的對象。要在內(nèi)存中刪除某個對象，可利用函數(shù)rm()。rm(list=ls())#刪除內(nèi)存中的所有對象name<-"Carmen"n1<-10n2<-100m<-0.5ls()##[1]"m""n1""n2""name"2.5

R語言數(shù)據(jù)類型

向量是有相同基本類型的元素序列，即一維數(shù)組定義向量的最常用辦法是使用函數(shù)c()，它把若干個數(shù)值或字符串組合為一個向量，比如：>x=c(1:3,10:13)>x[1]12310111213R中用符號“<－”、“=”來為變量賦值。另一種賦值的辦法是用assign函數(shù)，比如>x1=c(1,2)和

>assign(“x1”,c(1,2))相同向量（Vector）與賦值數(shù)值型向量運算可以對向量進(jìn)行加（＋）減（－）乘（*）除（/）、乘方（^）運算，其含意是對向量的每一個元素進(jìn)行運算。例如：

>x<-c(1,4,6.25)>y=x*2+1>y[1]3.09.013.5%/%表示整數(shù)除法（比如5%/%3為1），

%%表示求余數(shù)（如5%%3為2）?？梢杂孟蛄孔鳛楹瘮?shù)自變量，

sqrt、log、exp、sin、cos、tan等函數(shù)都可以用向量作自變量，結(jié)果是對向量的每一個元素取相應(yīng)的函數(shù)值函數(shù)min和max分別取向量自變量的最小值和最大值，函數(shù)sum計算向量自變量的元素和，函數(shù)mean計算均值，函數(shù)var計算樣本方差(分母為n-1)，函數(shù)sd計算標(biāo)準(zhǔn)差如果求var(x)而x是矩陣，則結(jié)果為樣本協(xié)方差陣。(行向量為觀測值)任何數(shù)與缺失值的運算結(jié)果仍為缺失值。例如，>2*c(1,NA,2)[1]2NA4>sum(c(1,NA,2))[1]NA產(chǎn)生有規(guī)律的數(shù)列在R中很容易產(chǎn)生一個等差數(shù)列。例如，1:n產(chǎn)生從1到n的整數(shù)列，

-2:3產(chǎn)生從-2到3的整數(shù)列，

5:2產(chǎn)生反向的數(shù)列：注意1:n-1不是代表1到n-1而是向量1:n減去1，>n=5;>1:n-1[1]01234>1:(n-1)[1]1234seq函數(shù)是更一般的等差數(shù)列函數(shù)。如只指定一個自變量n>0，則seq(n)相當(dāng)于1:n。指定兩個自變量時，第一量是開始值，第二量是結(jié)束值，如seq(-2,3)是從-2到3，默認(rèn)公差為1。R函數(shù)調(diào)用的一個很好的特點是它可以使用不同個數(shù)的自變量，函數(shù)可以對不同類型的自變量給出不同結(jié)果，自變量可以用“自變量名＝自變量值”的形式指定。例如，seq(-2,3)可以寫成seq(from=-2,to=3)。可以用一個by參數(shù)指定等差數(shù)列的增加值，例如：>seq(0,2,0.7)[1]0.00.71.4

也可以寫成seq(from=0,to=2,by=0.7)。有參數(shù)名的參數(shù)的次序任意，如：

>seq(0,by=0.7,to=2)[1]0.00.71.4可以用length參數(shù)指定數(shù)列長度，如seq(from=10,length=5)產(chǎn)生10到14。seq函數(shù)還可以用一種seq(along=向量名)的格式，這時只能用這一個參數(shù)，產(chǎn)生該向量的下標(biāo)序列，如：

>x[1]1.004.006.25>seq(along=x)[1]123另一個類似的函數(shù)是rep，它可以重復(fù)第一個自變量若干次，例如：

>rep(x,3)[1]1.004.006.251.004.006.251.004.006.25

第一個參數(shù)名為x，第二個參數(shù)名為times（重復(fù)次數(shù)）。此外numeric(n)可以產(chǎn)生一個長度為n的零向量

邏輯向量向量可以取邏輯值，如：

>l=c(T,T,F)>l輸出[1]TRUETRUEFALSE

當(dāng)然，邏輯向量往往是一個比較的結(jié)果，如：

>x輸出[1]1.004.006.25>l=x>3>l輸出[1]FALSETRUETRUE一個向量與常量比較大小，結(jié)果還是一個向量，元素為每一對比較的結(jié)果邏輯值。兩個向量也可以比較，如：>log(10*x)[1]2.3025853.6888794.135167>log(10*x)>x輸出[1]TRUEFALSEFALSE

比較運算符包括<，<=，>，>=，==，!=。邏輯向量兩個邏輯向量可以進(jìn)行與（&）、或（|）運算，結(jié)果是對應(yīng)元素運算的結(jié)果。對邏輯向量x計算!x表示取每個元素的非。例如：>x=c(1,4,6.25,1.6)>(x>1.5)&(x<3)[1]FALSEFALSEFALSETRUE注意和(x>1.5)&&(x<3)的區(qū)別判斷一個邏輯向量是否都為真值的函數(shù)是all，如：>all(log(10*x)>x)[1]FALSE判斷是否其中有真值的函數(shù)是any，如：

>any(log(10*x)>x)[1]TRUE邏輯向量

函數(shù)is.na(x)用來判斷x的每一個元素是否缺失。如>is.na(c(1,NA,3))[1]FALSETRUEFALSE邏輯值可以強制轉(zhuǎn)換為整數(shù)值，TRUE變成1，F(xiàn)ALSE變成0。例如，age>65為老年人，否則為年輕人，可以用c(“young”,“old”)[(age>65)+1]表示。當(dāng)年齡大于65時age>65等于TRUE，加1則把TRUE轉(zhuǎn)換為數(shù)值型的1，結(jié)果得2，于是返回第二個下標(biāo)處的“old”。否則等于0+1下標(biāo)處的“young”。age=c(89,20,10,66);c('young','old')[(age>65)+1];[1]"old""young""young""old"字符型向量向量元素可以取字符串值。例如：

>c1=c("x","sin(x)")>c1輸出[1]"x""sin(x)">ns=c("Weight","Height","年齡")>ns輸出[1]"Weight""Height""年齡"paste函數(shù)用來把它的自變量連成一個字符串，中間用空格分開，例如：>paste("My","Job")[1]"MyJob">paste('Hi','早')輸出[1]"Hi早"連接的自變量可以是向量，這時各對應(yīng)元素連接起來，長度不相同時較短的向量被重復(fù)使用。自變量可以是數(shù)值向量，連接時自動轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)淖址硎?，例如?gt;paste(c("X","Y"),"=",1:4)[1]"X=1""Y=2""X=3""Y=4"分隔用的字符可以用sep參數(shù)指定，例：

>paste('result.',1:5,sep="")[1]"result.1""result.2""result.3""result.4""result.5"如果給paste()函數(shù)指定了collapse參數(shù)，則把字符串向量的各個元素連接成一個字符串，中間用collapse指定的值分隔。比如

>paste(c('a','b'),collapse='.')得到'a.b'。兩個或者更多字符串對象根據(jù)元素對應(yīng)關(guān)系拼接一個字符串內(nèi)部元素如何連接復(fù)數(shù)向量R支持復(fù)數(shù)運算。復(fù)數(shù)常量只要用3.5+2.1i這樣的格式即可。復(fù)向量的每一個元素都是復(fù)數(shù)。可以用complex()函數(shù)生成復(fù)向量（見幫助）。

>mydat=complex(real=3.5,imaginary=2.1)>mydat[1]3.5+2.1iRe()計算實部，Im()計算虛部，>Re(mydat)>[1]3.5

>Im(mydat)>[1]2.1

Mod()計算復(fù)數(shù)模，Arg()計算復(fù)數(shù)幅角。>Mod(mydat)[1]4.081666因子向量統(tǒng)計中的變量重要類別：區(qū)間變量和名義變量、有序變量。區(qū)間變量取連續(xù)的數(shù)值，可以進(jìn)行求和、平均等運算。名義變量和有序變量取離散值，既可用數(shù)值表示也可取字符型值，其具體數(shù)值沒有數(shù)量意義，不能用于加減乘除計算而只能用來分類或者計數(shù)。名義變量比如性別、省份、職業(yè)，有序變量比如班級名次、質(zhì)量等級等。因為離散變量有各種不同表示方法，在R中為統(tǒng)一起見使用因子(factor)來表示這種分類變量。還提供了有序因子(orderedfactor)來表示有序變量。因子是一種特殊的字符型向量，其中每一個元素取一組離散值中的一個，而因子對象有一個特殊屬性levels表示這組離散值（用字符串表示）。例如：>x<-c("男","女","男","男"，"女")>y<-factor(x)>y[1]男女男男女

Levels:男女函數(shù)factor()用來把一個向量編碼成為一個因子。一般形式為：factor(x,levels=sort(unique(x),na.last=TRUE),labels,exclude=NA,ordered=FALSE)可以自行指定各離散取值水平（levels），不指定時由x的不同值來求得。labels可以用來指定各水平的標(biāo)簽，不指定時用各離散取值的對應(yīng)字符串。exclude參數(shù)用來指定要轉(zhuǎn)換為缺失值（NA）的元素值集合。如果指定了levels，則因子的第i個元素當(dāng)它等于水平中第j個時元素值取“j”，如果它的值沒有出現(xiàn)在levels中則對應(yīng)因子元素值取NA。ordered取真值時表示因子水平是有次序的（按編碼次序）?？梢杂胕s.factor()檢驗對象是否因子，用as.factor()把一個向量轉(zhuǎn)換成一個因子。>x=c(1,0,1,1,0)>y=factor(x,levels=sort(unique(x),decreasing=T),labels=c("男","女"),exclude=NA,order=F)>y[1]男女男男女

Levels:男女

>x=c(1,0,1,1,0,2)y=factor(x,levels=c(1,0),labels=c("男","女"),exclude=NA,order=F)>y[1]男女男男女<NA>Levels:男女因子的基本統(tǒng)計是頻數(shù)統(tǒng)計，用函數(shù)table()來計數(shù)。例如，>sex=factor(c("男","女","男","男","女"))>res.tab<-table(sex)>res.tab

男女

32

表示男性3人，女性2人。table()的結(jié)果是一個帶元素名的向量，元素名為因子水平，元素值為該水平出現(xiàn)的頻數(shù)。R的結(jié)果除了可以顯示外，本身都是R對象（如這里的向量結(jié)果），可以很方便地進(jìn)一步處理?？梢杂脙蓚€或多個因子進(jìn)行交叉分類。比如，性別（sex）和職業(yè)（job）交叉分組可以用table(sex,job)來統(tǒng)計每一交叉類的頻數(shù)，結(jié)果為一個矩陣，矩陣帶有行名和列名，分別為兩個因子的各水平名。改變部分元素值的技術(shù)與邏輯值下標(biāo)方法結(jié)合可以定義向量的分段函數(shù)。例如：要定義y=f(x)為當(dāng)x<0時取1-x，否則取1+x，可以用：>x=c(-1,2,3,4,-3)>y=numeric(length(x))>y[x<0]=1-x[x<0]>y[x>=0]=1+x[x>=0]向量的分段函數(shù)要定義y=f(x)為當(dāng)x<3.0時取x，3.0=<x<3.5時取x+10，否則取x+20;x=c(0.5,-1,1,2,3,4,1,2,3,4);求y.x=c(0.5,-1,1,2,3,4,1,2,3,4);y=numeric(length(x));y[x<3]=x[x<3];y[(x>=3)&(x<3.5)]=x[(x>=3)&(x<3.5)]+10;y[x>3.5]=x[x>3.5]+20;x;y;思考題

下列（）不能生成向量（[1]54321）。5:1 B.6-1:5C.seq(1,5,by=-1) D.6-sequence(5)下列（）不能生成向量（[1]1234512345）。A.rep(1:5,2) B.sequence(rep(5,2))C.1:10%%6D.(0:9%%5)+1數(shù)組（array）是帶多個下標(biāo)的類型相同的元素的集合，常用的是數(shù)值型的數(shù)組如矩陣，也可以有其它類型（如字符型、邏輯型、復(fù)型數(shù)組）。數(shù)組有一個特征屬性叫做維數(shù)向量（dim屬性），比如維數(shù)向量有兩個元素時數(shù)組為二維數(shù)組（矩陣）。維數(shù)向量的每一個元素指定了該下標(biāo)的上界，下標(biāo)的下界總為1。數(shù)組（array）一組值只有定義了維數(shù)向量（dim屬性）后才能被看作是數(shù)組。比如：

>a=1:24>dim(a)=c(2,3,4)>a

數(shù)組元素的排列次序缺省情況下是采用FORTRAN的數(shù)組元素次序（按列次序），即第一下標(biāo)變化最快，最后下標(biāo)變化最慢，這里a的各元素次序為a[1,1,1],a[2,1,1],a[1,2,1],a[2,2,1],a[1,3,1],...,a[2,3,4]。數(shù)組（array）用函數(shù)array()可以更直觀地定義數(shù)組。array()函數(shù)的完全使用為array(x,dim=length(x),dimnames=NULL)，其中x是第一自變量，應(yīng)該是一個向量，表示數(shù)組的元素值組成的向量。dim參數(shù)可省，省略時作為一維數(shù)組（但不同于向量）。dimnames屬性可以省略，不省略時是一個長度與維數(shù)相同的列表。a=array(c(1:24),dim=c(2,3,4),dimnames=NULL)數(shù)組下標(biāo)訪問數(shù)組的某個元素，寫出數(shù)組名和方括號內(nèi)用逗號分開的下標(biāo)即可，如a[2,1,2]。在每一個下標(biāo)位置寫一個下標(biāo)向量，表示對這一維取出所有指定下標(biāo)的元素，如a[1,2:3,2:3]取出所有第一下標(biāo)為1，第二下標(biāo)為2或3，第三下標(biāo)為2或3的元素。略寫某一維的下標(biāo)，則表示該維全選。a[,,]或a[]都表示整個數(shù)組。a[]=0把元素都賦成0。

還有一種特殊下標(biāo)是對于數(shù)組只用一個下標(biāo)向量（是向量，不是數(shù)組），比如a[3:4]，這時忽略數(shù)組的維數(shù)信息，把下標(biāo)表達(dá)式看作是對數(shù)組的數(shù)據(jù)向量取子集。函數(shù)matrix()：二維數(shù)組，即矩陣。格式為matrix(data=NA,nrow=1,ncol=1,byrow=FALSE,dimnames=NULL)

其中第一自變量data為數(shù)組的數(shù)據(jù)向量（缺省值為缺失值NA），nrow為行數(shù)，ncol為列數(shù)，byrow表示數(shù)據(jù)填入矩陣時按行次序還是列次序，缺省情況下按列次序。

dimnames缺省是空值，否則是一個長度為2的列表，列表第一個成員是長度與行數(shù)相等的字符型向量，表示每行的標(biāo)簽，列表第二個成員是長度與列數(shù)相同的字符型向量，表示每列的標(biāo)簽。例如，定義一個3行4列，由1:12按行次序排列的矩陣，可以用：>b<-matrix(1:12,ncol=4,byrow=T)矩陣(matrix)>b<-matrix(1:12,ncol=4,byrow=T)>b[,1][,2][,3][,4][1,]1234[2,]5678[3,]9101112注意在有數(shù)據(jù)的情況下只需指定行數(shù)或列數(shù)之一。指定的數(shù)據(jù)個數(shù)允許少于所需的數(shù)據(jù)個數(shù)，這時循環(huán)使用提供的數(shù)據(jù)。例如：>b<-matrix(0,nrow=3,ncol=4)生成3行4列的元素都為0的矩陣。矩陣是二維數(shù)組，應(yīng)用廣泛函數(shù)t(A)返回矩陣A的轉(zhuǎn)置。nrow(A)為矩陣A的行數(shù)，ncol(A)為矩陣A的列數(shù)。矩陣之間進(jìn)行普通的加減乘除四則運算，即數(shù)組的對應(yīng)元素之間進(jìn)行運算，所以注意A*B不是矩陣乘法而是矩陣對應(yīng)元素相乘。要進(jìn)行矩陣乘法，使用運算符%*%，A%*%B表示矩陣A乘以矩陣B（當(dāng)然要求A的列數(shù)等于B的行數(shù)）。例如：>A<-matrix(1:12,nrow=4,ncol=3,byrow=T)>B<-matrix(c(1,0),nrow=3,ncol=2,byrow=T)>A%*%B另外，向量用在矩陣乘法中可以作為行向量看待也可以作為列向量看待，這要看哪一種觀點能夠進(jìn)行矩陣乘法運算。例如，設(shè)x是一個長度為n的向量，A是一個n*n矩陣，則“x%*%A%*%x”表示二次型。但是，有時向量在矩陣乘法中的地位并不清楚，比如“x%*%x”就既可能表示內(nèi)積,也可能表示n*n陣。因為前者較常用，所以R選擇表示前者，但內(nèi)積最好還是用crossprod(x)來計算。要表示n*n陣，可以用“cbind(x)%*%x”或“x%*%rbind(x)”。函數(shù)crossprod(X,Y)表示一般的交叉乘積（內(nèi)積），即X的每一列與Y的每一列的內(nèi)積組成的矩陣。如果X和Y都是向量則是一般的內(nèi)積。只寫一個參數(shù)X的crossprod(X)計算X自身的內(nèi)積。其它矩陣運算還有solve(A,b)解線性方程組，solve(A)求方陣A的逆矩陣，svd()計算奇異值分解，qr()計算QR分解，eigen()計算特征向量和特征值。詳見隨機幫助，例如：>?qr函數(shù)diag()的作用依賴于其自變量。diag(vector)返回以自變量（向量）為主對角元素的對角矩陣。diag(matrix)返回由矩陣的主對角元素組成的向量。diag(k)（k為標(biāo)量）返回k階單位陣。>x=1:3>x[1]123>crossprod(x)[,1][1,]14>cbind(x)%*%x[,1][,2][,3][1,]123[2,]246[3,]369>x%*%rbind(x)[,1][,2][,3][1,]123[2,]246[3,]369>y=diag(x)>y[,1][,2][,3][1,]100[2,]020[3,]003>diag(y)[1]123>diag(3)[,1][,2][,3][1,]100[2,]010[3,]001數(shù)據(jù)框（data.frame）數(shù)據(jù)框是R中類似SAS數(shù)據(jù)集的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它通常是矩陣形式的數(shù)據(jù)，但矩陣各列可以是不同類型的。數(shù)據(jù)框每列是一個變量，每行是一個樣品的觀測值。數(shù)據(jù)框有更一般的定義。它是一種特殊的列表對象，有一個值為“data.frame”的class屬性，各列表成員必須是向量（數(shù)值型、字符型、邏輯型）、因子、數(shù)值型矩陣、列表，或其它數(shù)據(jù)框。向量、因子成員為數(shù)據(jù)框提供一個變量，如果向量非數(shù)值型則會被強制轉(zhuǎn)換為因子，而矩陣、列表、數(shù)據(jù)框這樣的成員為新數(shù)據(jù)框提供了和其列數(shù)、成員數(shù)、變量數(shù)相同個數(shù)的變量。作為數(shù)據(jù)框變量的向量、因子或矩陣必須具有相同的長度（行數(shù)）。盡管如此，我們一般還是可以把數(shù)據(jù)框看作是一種推廣了的矩陣，它可以用矩陣形式顯示，可以用對矩陣的下標(biāo)引用方法來引用其元素或子集。數(shù)據(jù)框數(shù)據(jù)框可以用data.frame()函數(shù)生成，其用法與list()函數(shù)相同，各自變量變成數(shù)據(jù)框的成分，自變量可以命名，成為變量名。例如：>d=data.frame(name=c("趙","錢","孫","李","王"),age=c(20,21,22,21,20),height=c(170,171,175,165,181),gender=c("男","女","男","女","男"))>d

如果一個列表的各個成分滿足數(shù)據(jù)框成分的要求，它可以用as.data.frame()函數(shù)強制轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)框。比如，上面的d如果先用list()函數(shù)定義成了一個列表，就可以強制成為一個數(shù)據(jù)框。一個矩陣可以用data.frame()轉(zhuǎn)換為一個數(shù)據(jù)框，如果它原來有列名則其列名被作為數(shù)據(jù)框的變量名，否則系統(tǒng)自動為矩陣的各列起一個變量名（如X1，X2）。>dnameageheightgender1趙20170男

2錢21171女

3孫22175男

4李21165女

5王20181男>d[1]name1趙

2錢

3孫

4李

5王>d[[1]][1]"趙""錢""孫""李""王“>d[[2]][2:3][1]2122數(shù)據(jù)框引用引用數(shù)據(jù)框元素的方法與引用矩陣元素的方法相同，可以使用下標(biāo)或下標(biāo)向量，也可以使用名字或名字向量。如d[1:2,2:3]。數(shù)據(jù)框的各變量也可以按列表引用（即用雙括號[[]]或$符號引用）。數(shù)據(jù)框的變量名由屬性names定義，此屬性一定是非空的。數(shù)據(jù)框的各行也可以定義名字，可以用rownames屬性定義。如：>names(d)[1]"name""age""height""gender">rownames(d)[1]"1""2""3""4""5"R語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)矩陣：數(shù)據(jù)框：二維數(shù)據(jù)對象相同點不同點數(shù)據(jù)框二維行與列的意義不同：列表示變量；行表示觀測值。矩陣、二維數(shù)組行列意義相同思考題

下列說法錯誤的是（）。A．?dāng)?shù)據(jù)框和矩陣都是二維的。B．?dāng)?shù)據(jù)框的行與列意義不同，而矩陣的行與列只代表數(shù)據(jù)的位置。C．顯示數(shù)據(jù)框時左側(cè)會顯示觀測值的序號，顯示矩陣時只顯示矩陣中的數(shù)據(jù)。D．可以用data.frame函數(shù)建立數(shù)據(jù)框，用matrix()函數(shù)建立矩陣。列表（list）定義列表（List）是R中最復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，一般來說，列表是數(shù)據(jù)對象的有序集合，但是，列表的各個元素（item）的數(shù)據(jù)類型可以不同，每個元素的長度可以不同，是R中最靈活的數(shù)據(jù)類型。列表項可以是列表類型，因此，列表被認(rèn)為是遞歸變量，與之相對，向量，數(shù)組，矩陣，數(shù)據(jù)框被認(rèn)為是原子變量。列表元素用“列表名[[下標(biāo)]]”的格式引用。但是，列表不同于向量，我們每次只能引用一個元素，如rec[[1:2]]的用法是不允許的。注意：“列表名[下標(biāo)]”或“列表名[下標(biāo)范圍]”的用法也是合法的，但其意義與用兩重括號的記法完全不同，兩重記號取出列表的一個元素，結(jié)果與該元素類型相同，如果使用一重括號，則結(jié)果是列表的一個子列表（結(jié)果類型仍為列表）。>rec=list(name="李明",age=30,scores=c(85,76,90))>rec$name[1]"李明"$age[1]30$scores[1]857690>rec[1]$name[1]"李明">rec[[1]][1]"李明">rec[2]$age[1]30>rec[[2]][1]30

>rec[3]$scores[1]857690>rec[[3]][1]857690>rec[[3]][1:2][1]8576>mode(rec[1])>mode(rec[[1]])在定義列表時如果指定了元素的名字（如rec中的name，age，scores），則引用列表元素還可以用它的名字作為下標(biāo)，格式為“列表名[["元素名"]]”，如：

>rec[["age"]][1]30另一種格式是“列表名$元素名”，如：

>rec$age[1]30

其中“元素名”可以簡寫到與其它元素名能夠區(qū)分的最短程度，比如“rec$s”可以代表“rec$score”。這種寫法方便了交互運行，編寫程序時一般不用簡寫，以免降低程序的可讀性。使用元素名的引用方法可以讓我們不必記住某一個下標(biāo)代表那一個元素，而直接用易記的元素名來引用元素。事實上，已知向量和矩陣都可以指定元素名、行名、列名。定義列表使用list()函數(shù)，每一個自變量變成列表的一個元素，自變量可以用“名字＝值”的方式給出，即給出列表元素名。自變量的值被復(fù)制到列表元素中，自變量如果是變量并不會與該列表元素建立關(guān)系（改變該列表元素不會改變自變量的值）。(例見后)修改列表列表的元素可以修改，只要把元素引用賦值即可。如：>rec$age<-45

甚至>rec$age<-list(19,29,31)（可以任意修改一個列表元素）。如果被賦值的元素原來不存在，則列表延伸以包含該新元素。例如，rec現(xiàn)在共有三個元素，我們定義一個新的命名元素，則列表長度變?yōu)?，再定義第六號元素則列表長度變?yōu)?(第5個元素自動為NULL)：

>rec$sex<-"男">rec[[6]]<-161>rec>rec$sex<-"男">rec[[6]]<-161>rec$name[1]"李明"$age[1]30$scores[1]857690$sex[1]"男"[[5]]NULL[[6]][1]161>sex<-"男">rec1<-list(sex,161)>rec1>rec1[[1]]="女">rec1>sex第五號元素因為沒有定義所有其值是“NULL”，這是空對象的記號。如果rec是一個向量，則其空元素為“NA”，這是缺失值的記號。從這里我們也可以體會“NULL”與“NA”的區(qū)別。幾個列表可以用連接函數(shù)c()連接起來，結(jié)果仍為一個列表，其元素為各自變量的列表元素。如：>list.ABC<-c(list.A,list.B,list.C)（注意在R中句點是名字的合法部分，一般沒有特殊意義。）R語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思考題：

1、在命令行鍵入q()的含義是

。

A、保存R程序

B、加載工作空間C、退出R軟件

D、新建工作空間2、table（x）命令的含義是（）

。

A、顯示屬性向量x的取值及頻數(shù)

B、顯示屬性向量x的取值

C、顯示向量x的頻數(shù)

D、顯示向量x取值的頻率2.6R語言流程控制程序控制結(jié)構(gòu)是應(yīng)用if條件語句、循環(huán)語句等控制程序的走向。程序控制結(jié)構(gòu)又稱為流程控制。條件語句包括if,switch語句，可用復(fù)合表達(dá)式而且可用ifelse，switch語句根據(jù)條件表達(dá)式的值，選擇執(zhí)行的語句組。循環(huán)語句有for、while、repeat語句，并且可用組合break和next語句的方法。常見控制結(jié)構(gòu)的命令if

and

else:測試邏輯條件switch:分支的選擇for:

用于執(zhí)行固定次數(shù)的循環(huán)while:用于在某個條件成立時執(zhí)行循環(huán)repeat:執(zhí)行無限循環(huán)break:終止并跳出循環(huán)next:

跳過循環(huán)中的當(dāng)前迭代return:

從函數(shù)中退出分支選擇循環(huán)控制if-else語句如果條件成立，程序就做某件事否則（另一種條件下）。程序做另一件事if(<condition>){ ##dosomething}else{## dosomethingelse

}在}和else之間不能有新的行條件語句if-else語句else不是必須的，如果只需要在某條件成立時執(zhí)行某個任務(wù)，那么只要使用if語句就可以了if(<condition>){##dosomething}##Continuewithrestofcode條件語句if-else語句如果條件不止一個/不止兩個的時候，可以添加一個/多個

elseif語句，但最后必須以else結(jié)尾：if(<condition1>){##dosomething

}elseif(<condition2>){##dosomethingdifferent

}else{##dosomethingdifferent

}在}和elseif或else之間不能有新的行條件語句ifelse函數(shù)ifelse(test,yes,no)test為真，輸出yes值，否則輸出no值。判斷條件為向量x<-c(1,1,1,0,0,1,1)ifelse(x!=1,1,0)#若x的值不等于1，輸出1，否則輸出0[1]0001100判斷條件為單個值x<-15ifelse(x>10,print("x真大。"),print("x真小。"))[1]

"x真大。"條件函數(shù)switch函數(shù)switch函數(shù)的第一個參數(shù)是表達(dá)式（exp），通常是一個字符串；當(dāng)表達(dá)式（exp）匹配后續(xù)的參數(shù)名（即變量名）時，返回參數(shù)的值：>color<-function(t)switch(t,r='red',g='green',b='blue')>color('r')[1]"red“注意如果不匹配任何參數(shù)名，switch函數(shù)不返回任何值，可以添加一個匿名的參數(shù)，當(dāng)表達(dá)式（exp）匹配不上任意一個命名參數(shù)時，switch函數(shù)將返回匿名參數(shù)的值：>color<-function(t)switch(t,r='red',g='green',b='blue','error')>color('d')[1]"error"條件語句repeat循環(huán)語句

repeat循環(huán)：先執(zhí)行代碼，遇到break關(guān)鍵字，結(jié)束循環(huán)，也可以在break關(guān)鍵字前增減if(test)語句，當(dāng)指定的條件成立（為TRUE）時，執(zhí)行break關(guān)鍵字，結(jié)束循環(huán)：repeat{

code

if(test)

break

}

循環(huán)語句repeat循環(huán)例子我們想計算兩個值何時達(dá)到無限接近，需要通過算法不斷循環(huán)，直到逼近設(shè)置的容差（允許范圍）x0<-1

tol<-1e-8

repeat{x1<-computeEstimate() if(abs(x1-x0)<tol){ ##Closeenough? break }else{x0<-x1 }}循環(huán)語句循環(huán)語句while循環(huán)語句

while循環(huán)：先檢測條件，如果條件為TRUE，執(zhí)行code；如果條件為FALSE，結(jié)束循環(huán)：while(test){code}循環(huán)語句while循環(huán)例子設(shè)定一個計數(shù)變量count，初始值為0，當(dāng)計數(shù)變量的值小于10（邏輯表達(dá)式）時，運行輸出變量count,并在之前的基礎(chǔ)上+1，一旦count的值達(dá)到10，循環(huán)停止count<-0

while(count<10){print(count)count<-count+1

}循環(huán)語句for循環(huán)語句for循環(huán)是R中最常見的循環(huán)運算符，基本思路是先要設(shè)定一個循環(huán)下標(biāo)，通常命名為i，循環(huán)下標(biāo)通常會代表一個整數(shù)數(shù)列中的每一個數(shù)字，或列表中的每一個對象等等。for(iinc(1:5)){code}循環(huán)語句for循環(huán)例子1最簡單的例子如下，運行后將依次輸出1-10這十個整數(shù)：for(iin

1:10){ print(i)}[1]1[1]2[1]3[1]4[1]5[1]6[1]7[1]8[1]9[1]10循環(huán)語句for循環(huán)例子2依次打印向量x中的每一個元素，運行后就會依次輸出"a",

"b",

"c",

"d"四個字符對象方法1:是將循環(huán)向量和向量x的長度相對應(yīng)：x<-c("a","b","c","d")for(iin

1:4){print(x[i])}方法2:使用seq_along()函數(shù)，即輸入一個向量，之后它就會創(chuàng)造一個與該向量等長的整數(shù)數(shù)列。for(iinseq_along(x)){print(x[i])}循環(huán)語句for循環(huán)例子2依次打印向量x中的每一個元素，運行后就會依次輸出"a",

"b",

"c",

"d"四個字符對象方法3:使用下標(biāo)變量，這個變量的本意就是一個下標(biāo)，會從向量本身取值，它可以從任意向量中提取元素，因此可以寫成：x<-c("a","b","c","d")for(lettersinx){print(letters)}如果for循環(huán)表達(dá)式只有一行，那么可以省略掉大括號{}，直接寫道for的后面：for(lettersinx)print(letters)循環(huán)語句for循環(huán)例子3嵌套for循環(huán)（Nestedforloop)：把一個for循環(huán)放到另一個for循環(huán)的里面。嵌套for結(jié)構(gòu)打印出矩陣中所有元素。：x<-matrix(1:6,2,3)for(iinseq_len(nrow(x))){ for(jinseq_len(ncol(x))){ print(x[i,j]) }}循環(huán)語句break函數(shù)break用來完全退出循環(huán)。for(iin

1:100){ print(i) if(i>20){ ##Stoploopafter20iterations

break

} }循環(huán)語句next和return函數(shù)next可用在任何一種循環(huán)中，跳過某一段循環(huán)。例如，在1-100的迭代循環(huán)中，想要跳過前20個，可以用這種方式：return主要用于退出函數(shù)，它會結(jié)束整個函數(shù)并且返回一個數(shù)值。for(iin

1:100){

if(i<=20){ ##Skipthefirst20iterations

next

} ##Dosomethinghere }2.7自定義函數(shù)R可以靈活的編寫程序，用戶自己編寫的程序可以直接調(diào)用。R語言編程時無需聲明變量的類型，這與C,C++等語言不同。每一個R函數(shù)都包括三個部分：函數(shù)名，程序主體以及參數(shù)集合，在編寫自定義R函數(shù)時，需要將三個部分各自儲存在一個R對象中。函數(shù)定義的基本格式如下,

Fun-name<-function(arg_1,arg_2,...){expression}expression是R中的表達(dá)式（通常是一組表達(dá)式）,arg_1,arg_2,…表示函數(shù)的參數(shù),表達(dá)式中,放在程序最后的信息是函數(shù)的返回值,返回值可以是向量、數(shù)組（矩陣）、列表或數(shù)據(jù)框。調(diào)用函數(shù)的格式為Fun-name(expr_1,expr_2,…),并且在任何時調(diào)用都是合法的。在調(diào)用自己編寫的函數(shù)（程序）時,需要將已寫好的函數(shù)調(diào)到內(nèi)存中,如執(zhí)行source()函數(shù)。例1：調(diào)用沒有參數(shù)的