《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
  

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.
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)
! J2 N; ]) L' x( S# i. [* D2 d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.
  5 }& S9 _2 e* @

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)){
4 [. G1 Y" x" o9 R( oif(vec == "DD"){
" W0 J" S6 }* v  z5 o# Vvec <- "joker"
2 f; |  r& u) Z9 P4 c% b}else if(vec == "C"){
. w3 |+ S2 A$ }& dvec <- "ace"
}else if(vec == "7"){
- \0 j: U5 m6 l: a: yvec <- "king"
}else if(vec == "B"){
vec <- "queen"
}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
}else if(vec == "BBB"){
vec <- "ten"
" U& a; J  R) R+ ~9 w}else{
* v& }9 i% L1 A/ z1 gvec <- "nine"
% P% J% U* M3 N* |: ~}
}
, b7 \* D& c% g" U  b9 o' j, }6 dvec
& ^  `9 z! e6 v3 u}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
' N" l+ n& p3 \" B3 Tprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
# ?' Z: L6 Z# S9 G+ gunname(prob[vec])
}

# u+ F) l' M5 e4 p9 N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
5 V( d! V% S8 G% I& k' D2 G案例:
# b# R- Y6 S) B' s7 E: `$ C程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
: H6 A1 h/ _  ?0 ]( X: G$ K7 Zfor(i in 1:length(vec)){
( g# C; X- l* c& K6 jif(vec < 0){
: w" m. Y+ |/ A& j, ], `vec <- -vec
}
2 o4 q9 n' J6 ~+ R: o7 v6 \}
vec
) S$ c+ a( F) }! E# \}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
- E& K* a2 m3 E9 z' Unegs <- vec < 0
  g# Y" {& f7 e! z- I8 X; kvec[negs] <- vec[negs] * -1
vec
4 ]0 {3 o# c1 G- H" v% T' x. M}

未向量化的程序:
2 f1 K! c9 r- }" @( kif 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:
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
  ' B! N0 q  P1 A7 N) Y) V

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.

% g( K3 K) Z; d' M. t) w! a9 r5 h

! U: t4 y0 I0 x! p! e' [7 C