《R语言入门与实践》第十章:向量化编程

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前言

利用 R 的三大法宝:

• 逻辑判断
• 取子集
• 按元素方式执行
  9 a# @. z; _+ K. [! s

来达到编写高效的代码的目的.
# i) m7 Z/ o$ r& @这样的代码的特点是可以接受整个向量作为输入,并同时处理向量中的元素.
6 i- f* K, ]' X" X通过以下几个案例来阐述向量化编程

预备知识rep() 函数

格式: rep(c(-1, 1), 5000000)
功能:接受某个值/向量以及次数,返回该值/向量的重复执行次数长度的更长的向量

system.time() 函数

格式: system.time(function(object))
功能:输入一个语句,返回执行该语句所耗费的时间.

向量化代码向量化代码的定义

可以接受一个含有多个值的向量作为输入,并且同时操作向量中的每一个元素

如何编写向量化代码

原则:

• 尽量使用向量化的函数来完成任务:比如使用 R 库中的原函数
• 对于重复的情况,使用逻辑值取子集的方法,而不是 for & if 的方法.
  

方法一:使用向量化的函数/查找表

程序①——未经向量化

change_symbols <- function(vec){
for(i in 1:length(vec)){
if(vec == "DD"){
vec <- "joker"
/ n, W/ P2 `9 U}else if(vec == "C"){
vec <- "ace"
}else if(vec == "7"){
( U0 X& s& N$ G: Uvec <- "king"
( w0 J; C* u) H; I}else if(vec == "B"){
. \' b" x0 K2 Jvec <- "queen"
# J! F6 I$ j2 y) S}else if(vec == "BB"){
* J9 _  X/ g0 }& i& e& r- {" ~, Jvec <- "jack"
( h- O* ]- \% ]# q9 t2 C% X}else if(vec == "BBB"){
5 F1 ]  {2 s' `: o! ~vec <- "ten"
}else{
vec <- "nine"
}
}
8 w( T# J2 c  D2 ?- W: ]3 c1 }vec
0 `( `# u! v- f( m}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
5 A* L8 l) T$ _3 v" h, e5 I- vprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
9 ^% e! V' H- |! U; P& W" F0 b; e" Aunname(prob[vec])
9 ]* F0 D6 T0 _6 _* f" j+ E9 J}

: y  @# E2 f3 {5 }4 a方法二:逻辑值取子集

目的:一次性完成对一类情况中的所有元素的操作
( _- E3 v1 @5 X" L$ _- N+ Q案例:
程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
8 ]8 ~8 S9 I" q6 p! Yfor(i in 1:length(vec)){
5 o0 J& e) i* N; tif(vec < 0){
4 Y, K6 P% {( `; O$ kvec <- -vec
}
}
vec
- z0 k0 ~" b8 ~% s; e}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
( ~! v5 u6 |/ w, V0 R) S' H+ knegs <- vec < 0
- ?1 N' K- B+ g8 B. d0 fvec[negs] <- vec[negs] * -1
0 |. ]( a4 h! ?, `8 v: |vec
% S& n) e- {3 s5 T8 Z}

未向量化的程序:
; x6 |0 w+ o& {  x$ ~8 d4 Iif 语句一次只能针对一个元素进行判断,来判断出 vec 中为负数的元素
* }8 _5 {2 n( W2 B  f+ O向量化的程序:
( I. W+ @5 B! M6 Z) j3 N" i其中, vec < 0 为逻辑测试,返回一个包含 TRUE, FALSE 逻辑值的向量 negs, 通过逻辑值取子集的方法,得到 vec 中为负数的元素, 即 vec[negs].

如何在 R 中编写出快速的 for 循环原则:

• 能放在循环外的代码,就一定不要放在循环内
• 确保用来储存循环输出结果的对象必须具备足够的容量,以容纳循环的结果
  

范例:一个循环 1000000 次并赋值的 for 循环

在 for 循环之前,定义好一个含有 1000000 个 NA 值的向量.
) m" f2 s. H2 E' I  `在 for 循环之中, 对于对一个向量中的元素进行相应的操作.

( T8 K8 t8 u) _! a4 l9 Q
7 I' ~% P1 i$ u) R, a4 t' @