《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
5 o! o8 }1 Z8 d6 m! z# v: b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.
. G% x: ~" j# l1 \, Z# V* c% I8 K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)
! x5 s3 T1 H5 q  P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))
, V+ i7 L8 l( f  @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.
  6 F; l; p: r' }5 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){
1 f# B! \4 h' g. ]$ g/ p6 s: z9 b  yfor(i in 1:length(vec)){
. A& `3 w  F* }& [6 D/ Bif(vec == "DD"){
+ ^3 ^: m  A3 E' }' u- t) G$ Xvec <- "joker"
- J1 l# Q( O# N# a5 g6 _( ^}else if(vec == "C"){
2 P0 e! X8 z- ^( v5 Ivec <- "ace"
. ^. }4 v" J( `* d: r}else if(vec == "7"){
) @: u* }8 Q. n5 U3 R, nvec <- "king"
1 F4 U; k& _, e}else if(vec == "B"){
1 w& H: ^5 N: Q" Avec <- "queen"
}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
* \4 s% H* _+ S. x8 x. z}else if(vec == "BBB"){
  Z3 b8 a- U& e3 y5 }/ Z5 \! l5 J1 |" Jvec <- "ten"
}else{
vec <- "nine"
$ T' H4 h& t  L+ n5 y* j}
}
vec
- y: C: S7 y7 e( x0 k}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
3 F! \  s- ?- r" i+ f7 ?! Z) Z1 qprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
3 Q$ \$ e, N4 b: T1 {: K. bunname(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
2 d, u' Y, V* i/ q* w案例:
% X8 ~" z  L% c, U; T- o程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
2 v  B8 l- O% v/ T4 t8 g( X! gfor(i in 1:length(vec)){
1 A7 ~1 |- C3 y6 aif(vec < 0){
+ F& G- F3 N! z9 J/ ~9 R" R& mvec <- -vec
- z7 Y% D1 R* L1 Q0 M" o* l}
4 P& T/ Y% |# m% h; E}
vec
}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
negs <- vec < 0
* b3 x2 r9 L, `1 Z- j) Avec[negs] <- vec[negs] * -1
# `; |" P9 V0 Ovec
}

未向量化的程序:
+ ~: J% {) c7 u# v9 hif 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
" K) |  O! B# n9 {向量化的程序:
# j! D- R! f, f+ `! x2 T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
  1 T0 _9 j& ~0 L5 Z

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.
+ D' I  E# A1 S$ h9 k% w在 for 循环之中, 对于对一个向量中的元素进行相应的操作.

  O2 d' ]. r2 a' u) C4 E