R语言教程:数据类型

2023年 7月 12日 39.1k 0

数据类型指的是用于声明不同类型的变量或函数的一个广泛的系统。

变量的类型决定了变量存储占用的空间,以及如何解释存储的位模式。

R 语言中的最基本数据类型主要有三种:

  • 数字
  • 逻辑
  • 文本

数字常量主要有两种:

一般型 123 -0.125
科学计数法 1.23e2 -1.25E-1

逻辑类型在许多其他编程语言中常称为布尔型(Boolean),常量值只有 TRUE 和 FALSE。

注意:R 语言区分大小写,true 或 True 不能代表 TRUE。

最直观的数据类型就是文本类型。文本就是其它语言中常出现的字符串(String),常量用双引号包含。在 R 语言中,文本常量既可以用单引号包含,也可以用双引号包含,例如:

实例

> 'runoob' == "runoob" [1] TRUE

有关于 R 语言的变量定义,并不像一些强类型语言中的语法规则,需要专门为变量设置名称和数据类型,每当在 R 中使用赋值运算符时,实际上就是定义了一个新的变量:

实例

a = 1 b  a = c(3, 4) > b = c(5, 0) > a + b [1] 8 4 >

c() 是一个创造向量的函数。

这里把两个二维向量相加,得到一个新的二维向量 (8, 4)。如果将一个二维向量和三维向量做运算,将失去数学意义,虽然不会停止运行,但会被警告。

我建议大家从习惯上杜绝这种情况的出现。

向量中的每一个元素可以通过下标单独取出:

实例

> a = c(10, 20, 30, 40, 50) > a[2] [1] 20

注意:R 语言中的"下标"不代表偏移量,而代表第几个,也就是说是从 1 开始的!

R 也可以方便的取出向量的一部分:

实例

> a[1:4] # 取出第 1 到 4 项,包含第 1 和第 4 项 [1] 10 20 30 40 > a[c(1, 3, 5)] # 取出第 1, 3, 5 项 [1] 10 30 50 > a[c(-1, -5)] # 去掉第 1 和第 5 项 [1] 20 30 40

这三种部分取出方法是最常用的。

向量支持标量计算:

实例

> c(1.1, 1.2, 1.3) - 0.5 [1] 0.6 0.7 0.8 > a = c(1,2) > a ^ 2 [1] 1 4

之前讲述的常用的数学运算函数,如 sqrt 、exp 等,同样可以用于对向量作标量运算。

"向量"作为线性表结构,应该具备一些常用的线性表处理函数,R 确实具备这些函数:

向量排序:

实例

> a = c(1, 3, 5, 2, 4, 6) > sort(a) [1] 1 2 3 4 5 6 > rev(a) [1] 6 4 2 5 3 1 > order(a) [1] 1 4 2 5 3 6 > a[order(a)] [1] 1 2 3 4 5 6

order() 函数返回的是一个向量排序之后的下标向量。

向量统计

R 中有十分完整的统计学函数:

函数名 含义
sum 求和
mean 求平均值
var 方差
sd 标准差
min 最小值
max 最大值
range 取值范围(二维向量,最大值和最小值)

向量统计实例:

实例

> sum(1:5) [1] 15 > sd(1:5) [1] 1.581139 > range(1:5) [1] 1 5

向量生成

 

向量的生成可以用 c() 函数生成,也可以用 min:max 运算符生成连续的序列。

 

如果想生成有间隙的等差数列,可以用 seq 函数:

> seq(1, 9, 2)
[1] 1 3 5 7 9

seq 还可以生成从 m 到 n 的等差数列,只需要指定 m, n 以及数列的长度:

> seq(0, 1, length.out=3)
[1] 0.0 0.5 1.0

rep 是 repeat(重复)的意思,可以用于产生重复出现的数字序列:

> rep(0, 5)
[1] 0 0 0 0 0

向量中常会用到 NA 和 NULL ,这里介绍一下这两个词语与区别:

  • NA 代表的是"缺失",NULL 代表的是"不存在"。
  • NA 缺失就像占位符,代表这里没有一个值,但位置存在。
  • NULL 代表的就是数据不存在。

实例说明:

实例

> length(c(NA, NA, NULL)) [1] 2 > c(NA, NA, NULL, NA) [1] NA NA NA

很显然, NULL 在向量中没有任何意义。

逻辑型

逻辑向量主要用于向量的逻辑运算,例如:

实例

> c(11, 12, 13) > 12 [1] FALSE FALSE  TRUE

which 函数是十分常见的逻辑型向量处理函数,可以用于筛选我们需要的数据的下标:

实例

> a = c(11, 12, 13) > b = a > 12 > print(b) [1] FALSE FALSE  TRUE > which(b) [1] 3

例如我们需要从一个线性表中筛选大于等于 60 且小于 70 的数据:

实例

> vector = c(10, 40, 78, 64, 53, 62, 69, 70) > print(vector[which(vector >= 60 & vector  all(c(TRUE, TRUE, TRUE)) [1] TRUE > all(c(TRUE, TRUE, FALSE)) [1] FALSE > any(c(TRUE, FALSE, FALSE)) [1] TRUE > any(c(FALSE, FALSE, FALSE)) [1] FALSE

all() 用于检查逻辑向量是否全部为 TRUE,any() 用于检查逻辑向量是否含有 TRUE。

字符串

字符串数据类型本身并不复杂,这里注重介绍字符串的操作函数:

实例

> toupper("Runoob") # 转换为大写 [1] "RUNOOB" > tolower("Runoob") # 转换为小写 [1] "runoob" > nchar("中文", type="bytes") # 统计字节长度 [1] 4 > nchar("中文", type="char") # 总计字符数量 [1] 2 > substr("123456789", 1, 5) # 截取字符串,从 1 到 5 [1] "12345" > substring("1234567890", 5) # 截取字符串,从 5 到结束 [1] "567890" > as.numeric("12") # 将字符串转换为数字 [1] 12 > as.character(12.34) # 将数字转换为字符串 [1] "12.34" > strsplit("2019;10;1", ";") # 分隔符拆分字符串 [[1]] [1] "2019" "10"   "1" > gsub("/", "-", "2019/10/1") # 替换字符串 [1] "2019-10-1"

在 Windows 计算机上实现,使用的是 GBK 编码标准,所以一个中文字符是两个字节,如果在 UTF-8 编码的计算机上运行,单个中文字符的字节长度应该是 3。

R 支持 perl 语言格式的正则表达式:

实例

> gsub("[[:alpha:]]+", "$", "Two words") [1] "$ $"

更多字符串内容参考:R 语言字符串介绍。

矩阵

R 语言为线性代数的研究提供了矩阵类型,这种数据结构很类似于其它语言中的二维数组,但 R 提供了语言级的矩阵运算支持。

首先看看矩阵的生成:

实例

> vector=c(1, 2, 3, 4, 5, 6) > matrix(vector, 2, 3) [,1] [,2] [,3] [1,]    1    3    5 [2,]    2    4    6

矩阵初始化内容是由一个向量来传递的,其次要表达一个矩阵有几行、有几列。

向量中的值会一列一列的填充到矩阵中。如果想按行填充,需要指定 byrow 属性:

实例

> matrix(vector, 2, 3, byrow=TRUE) [,1] [,2] [,3] [1,]    1    2    3 [2,]    4    5    6

矩阵中的每一个值都可以被直接访问:

实例

> m1 = matrix(vector, 2, 3, byrow=TRUE) > m1[1,1] # 第 1 行 第 1 列 [1] 1 > m1[1,3] # 第 1 行 第 3 列 [1] 3

R 中的矩阵的每一个列和每一行都可以设定名称,这个过程通过字符串向量批量完成:

实例

> colnames(m1) = c("x", "y", "z") > rownames(m1) = c("a", "b") > m1 x y z a 1 2 3 b 4 5 6 > m1["a", ] x y z 1 2 3

矩阵的四则运算与向量基本一致,既可以与标量做运算,也可以与同规模的矩阵做对应位置的运算。

矩阵乘法运算:

R语言教程:数据类型

实例

> m1 = matrix(c(1, 2), 1, 2) > m2 = matrix(c(3, 4), 2, 1) > m1 %*% m2 [,1] [1,]   11

逆矩阵:

R语言教程:数据类型

实例

> A = matrix(c(1, 3, 2, 4), 2, 2) > solve(A) [,1] [,2] [1,] -2.0  1.0 [2,]  1.5 -0.5

apply() 函数可以将矩阵的每一行或每一列当作向量来进行操作:

实例

> (A = matrix(c(1, 3, 2, 4), 2, 2)) [,1] [,2] [1,]    1    2 [2,]    3    4 > apply(A, 1, sum) # 第二个参数为 1 按行操作,用 sum() 函数 [1] 3 7 > apply(A, 2, sum) # 第二个参数为 2 按列操作 [1] 4 6

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