《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
# L9 j! p9 W% k/ e" O( o- O前言

利用 R 的三大法宝:

• 逻辑判断
• 取子集
• 按元素方式执行
  2 Z8 j9 g7 @1 s

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.
; e! C  b7 E3 l% ]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)){
6 J. @2 J3 t$ _8 |if(vec == "DD"){
  r+ `2 J/ ^7 ?5 w7 Uvec <- "joker"
6 I% f9 }) r) @- G! u# u}else if(vec == "C"){
vec <- "ace"
}else if(vec == "7"){
vec <- "king"
8 W: X4 t/ ]. R5 v' B}else if(vec == "B"){
vec <- "queen"
2 Z2 E. X3 d3 n+ _}else if(vec == "BB"){
& ?& _8 ~/ U' Y( v/ Nvec <- "jack"
5 `( O5 }% `: a6 T}else if(vec == "BBB"){
: y% g( c" k# ^5 m9 B6 P3 a3 D% Y, Q7 Yvec <- "ten"
; H1 p* v, n  a. n7 D}else{
6 p) c5 V1 s8 m% n. svec <- "nine"
}
4 S/ r: F  Y0 D) d) g}
vec
}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
prob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
: a/ o7 x8 p0 V8 qunname(prob[vec])
}

" f8 f8 D( `8 f9 ]: C! v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
案例:
程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
6 [) ]) Y6 P" x8 u$ E, E2 p4 X% yfor(i in 1:length(vec)){
if(vec < 0){
) X) E9 G) F& s- Q6 {vec <- -vec
+ O) X# ~( {) E  r& `# [$ G# S}
3 p* q/ O9 w) H6 I/ V. N. u}
% i, q! a& J2 Gvec
  h1 z8 m3 ~0 r9 l0 [}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
. {# n+ I: j( O1 tnegs <- vec < 0
6 P0 v: E" g$ V1 Qvec[negs] <- vec[negs] * -1
- R# }' W% G4 ^* @vec
: R) q+ b! ~5 I$ D" L/ o}

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
, ]/ w9 e2 n3 F2 Y向量化的程序:
7 F* ^+ G# }1 l: V. v5 ?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
  4 }" O) i' {2 B0 K. d

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.
& }, ~" @1 _4 _6 {在 for 循环之中, 对于对一个向量中的元素进行相应的操作.