《R语言入门与实践》第十章:向量化编程

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         《R语言入门与实践》第十章:向量化编程
前言

利用 R 的三大法宝:

• 逻辑判断
• 取子集
• 按元素方式执行
  / B: e/ s' H& R3 ?% l4 r- h

来达到编写高效的代码的目的.
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.
; ~  w, y$ L8 |0 g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)
% n+ \, Y: v/ l9 B; N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))
" w: [$ K/ {3 F: W0 \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.
  ; M" w& \5 K, r7 U5 L: p( m% \

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){
, z' t: g, b# Yfor(i in 1:length(vec)){
5 b2 u) w% P5 `& kif(vec == "DD"){
) ^& t3 e1 Z" x" f: |- }5 y+ s$ Qvec <- "joker"
}else if(vec == "C"){
: [- d# f% C; j, F5 ^. H: @+ J% Avec <- "ace"
}else if(vec == "7"){
vec <- "king"
}else if(vec == "B"){
vec <- "queen"
}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
}else if(vec == "BBB"){
8 f, N2 k  L  `- Q' Z2 uvec <- "ten"
" N3 K, A# v  o) C4 h}else{
; V5 F  d7 y# {3 q8 I: m" S- ivec <- "nine"
# n) `4 r  v9 h) c" l}
; \" A' S2 {( D  s4 z}
+ C% f  z, g$ w8 j! Avec
}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
: q+ Y. D7 }8 T: b4 Gprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
$ Z# e" \. n2 h' B' @; S# Qunname(prob[vec])
}

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
$ y) ?$ R8 j3 {! H案例:
  W4 S, _; C6 L* Z5 |1 T程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
8 x% C/ }/ @& R7 kfor(i in 1:length(vec)){
if(vec < 0){
vec <- -vec
9 s" Z& D' @4 U5 K' F% M) _2 T}
; T! ~4 N4 }" ]2 N0 o" v}
vec
}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
negs <- vec < 0
vec[negs] <- vec[negs] * -1
vec
}

未向量化的程序:
if 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
向量化的程序:
( M" h: I& Y2 ]+ e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
  - T& c3 X. [3 _5 |! F

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.
在 for 循环之中, 对于对一个向量中的元素进行相应的操作.

' k" a4 b$ s) A$ A: ?
: x$ ?& B7 C0 e. U
# ^" P  ]1 _# S' j' p