2.1 数据结构
数据集通常是由数据构成的一个矩形数组,行表示观测,列表示变量(但不同行业对行和列叫法不同,在R中用观测和变量代表行和列)。
R可以处理的数据类型(模式)包括数值型、字符型、逻辑型(TRUE/FALSE)、复数型(虚数)和原生型(字节)。
R拥有许多用于存储数据的对象类型,包括标量、向量、矩阵、数组、数据框和列表。
1. 标量
标量是只含一个元素的向量,用于保存常量。例如例如 f<-3 、 g<-“US” 和 h<-TRUE。
2. 向量
向量是用于存储数值型、字符型或逻辑型数据的一维数组。执行组合功能的函数c()可用来创建向量。
a <- c(1, 2, 5, 3, 6, -2, 4) b <- c("one", "two", "three")c <- c(TRUE, TRUE, TRUE, FALSE, TRUE, FALSE)
注意,单个向量中的数据必须拥有相同的类型或模式(数值型、字符型或逻辑型)。
访问向量中的元素:在方括号中给定元素所处位置
a <- c("k", "j", "h", "a", "c", "m")a[3][1] "h"a[c(1, 3, 5)][1] "k" "h" "c"a[2:6] #冒号用于生成一个数值序列[1] "j" "h" "a" "c" "m"
3. 矩阵
矩阵是一个二维数组,只是每个元素都拥有相同的模式(数值型、字符型或逻辑型)。可通过函数matrix()创建矩阵。一般格式:
myymatrix <- matrix(vector, nrow=number_of_rows, ncol=number_of_columns, byrow=logical_value, dimnames=list(char_vector_rownames, char_vector_colnames))
vector包含了矩阵的元素
nrow和ncol用以指定行和列的维数
选项byrow则表明矩阵应当按行填充(byrow=TRUE)还是按列填充(byrow=FALSE),默认情况下按列填充
dimnames包含了可选的、以字符型向量表示的行名和列名
创建一个5×4的矩阵:
y <- matrix(1:20, nrow=5, ncol=4) y [,1] [,2] [,3] [,4] [1,] 1 6 11 16 [2,] 2 7 12 17 [3,] 3 8 13 18 [4,] 4 9 14 19 [5,] 5 10 15 20
创建一个按行填充的2×2矩阵:
cells <- c(1,26,24,68)rnames <- c("R1", "R2")cnames <- c("C1", "C2")mymatrix <- matrix(cells, nrow=2, ncol=2, byrow=TRUE, dimnames=list(rnames, cnames)) mymatrix C1 C2 R1 1 26 R2 24 68
创建一个按列填充的2×2矩阵:
mymatrix <- matrix(cells, nrow=2, ncol=2, byrow=FALSE, dimnames=list(rnames, cnames))mymatrix C1 C2R1 1 24R2 26 68
矩阵下标的使用:
x <- matrix(1:10, nrow=2) #创建了一个内容为数字1到10的2×5矩阵x [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [1,] 1 3 5 7 9 [2,] 2 4 6 8 10
x[2,] #选择第二行的元素[1] 2 4 6 8 10 x[,2] #选择第二列的元素[1] 3 4 x[1,4] #选择第1行的第4列的元素[1] 7x[1, c(4,5)] #选择第1行的第4和5列的元素[1] 7 94. 数组
数组(array)与矩阵类似,但是维度可以大于2。可通过array函数创建,格式如下:
myarray <- array(vector, dimensions, dimnames)
vector包含了数组中的数据
dimensions是一个数值型向量,给出各个维度下标的最大值
dimnames是可选的、各维度名称标签的列表
创建一个三维(2×3×4)数值型数组:
dim1 <- c("A1", "A2")dim2 <- c("B1", "B2", "B3")dim3 <- c("C1", "C2", "C3", "C4")z <- array(1:24, c(2, 3, 4), dimnames=list(dim1, dim2, dim3)) z , , C1 B1 B2 B3 A1 1 3 5 A2 2 4 6
, , C2 B1 B2 B3 A1 7 9 11 A2 8 10 12
, , C3 B1 B2 B3 A1 13 15 17 A2 14 16 18 , , C4 B1 B2 B3 A1 19 21 23 A2 20 22 245. 数据框
数据框是包含了不同模式(数值型、字符型等)的数据的集合。可通过函数data.frame()创建:
mydata <- data.frame(col1, col2, col3, ...)
列向量col1、col2、col3等可为任何类型(如字符型、数值型或逻辑型)
每一列的名称可由函数names指定
创建数据框:
patientID <- c(1, 2, 3, 4)age <- c(25, 34, 28, 52)diabetes <- c("Type1", "Type2", "Type1", "Type1")status <- c("Poor", "Improved", "Excellent", "Poor")patientdata <- data.frame(patientID, age, diabetes, status)patientdata patientID age diabetes status 1 1 25 Type1 Poor 2 2 34 Type2 Improved 3 3 28 Type1 Excellent 4 4 52 Type1 Poor
每一列数据的模式必须唯一。
选取数据框中的元素:
patientdata[1:2] patientID age1 1 252 2 34 3 3 284 4 52patientdata[c("diabetes", "status")] diabetes status1 Type1 Poor 2 Type2 Improved 3 Type1 Excellent 4 Type1 Poorpatientdata$age # $用来选取一个给定数据框中的某个特定变量[1] 25 34 28 52
可以联合使用函数attach()和detach()或单独使用函数with()来简化代码,避免每个变量名前都键入一次patientdata$。
attach()、detach()和with()
例:mtcars数据框
summary(mtcars$mpg)plot(mtcars$mpg, mtcars$disp)plot(mtcars$mpg, mtcars$wt)
以上代码可以写成:
attach(mtcars) #函数attach()可将数据框添加到R的搜索路径中summary(mpg)plot(mpg, disp)plot(mpg, wt)detach(mtcars) #函数detach()将数据框从搜索路径中移除
detach()并不会对数据框本身做任何处理,可以省略,但其实它应当被例行地放入代码中。
当名称相同的对象不止一个时,这种方法有局限性。
mpg <- c(25, 36, 47)attach(mtcars)The following object(s) are masked _by_ '.GlobalEnv': mpg
plot(mpg, wt)Error in xy.coords(x, y, xlabel, ylabel, log) : 'x' and 'y' lengths differ
mpg [1] 25 36 47
在数据框mtcars被绑定(attach)之前,环境中已经有了一个名为mpg的对象,原始对象将取得优先权。函数attach()和detach()最好在分析一个单独的数据框,并且没有多个同名对象时使用。
函数with()重写上例:
with(mtcars, { print(summary(mpg)) plot(mpg, disp) plot(mpg, wt)})
花括号{}之间的语句都针对数据框mtcars执行,如果仅有一条语句(例如summary(mpg)),那么花括号{}可以省略。
因此,函数with()的局限性在于,赋值仅在此函数的括号内生效。
with(mtcars, { stats <- summary(mpg) stats})stats错误: 找不到对象'stats'
创建在with()结构以外存在的对象,使用特殊赋值符<<-替代标准赋值符(<-)即可,它可将对象保存到with()之外的全局环境中。