《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
& n9 k2 X; i2 W2 h$ q4 J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)
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){
3 S0 A3 R. z5 W! pfor(i in 1:length(vec)){
& a  n4 L+ f. \2 ^6 P# Uif(vec == "DD"){
7 c& w4 O' W6 Q# f% w: ]vec <- "joker"
: }' B0 ^# L2 y}else if(vec == "C"){
' r5 Y& q* W" f8 Zvec <- "ace"
3 z6 \+ A: \8 ]: ~0 n0 t4 a, l}else if(vec == "7"){
vec <- "king"
) s6 Y( ^0 d2 Y7 r/ Z5 R  a4 l}else if(vec == "B"){
- b. I- x: B3 |1 ^0 Y- f/ c, Q+ Evec <- "queen"
}else if(vec == "BB"){
. c2 {2 H* p* J  ~0 k( |- Svec <- "jack"
}else if(vec == "BBB"){
vec <- "ten"
}else{
vec <- "nine"
- k* P: J8 G6 i% E9 V4 B}
# K& [/ A! E0 c8 x/ `3 [8 M$ c8 `1 |}
. S1 h2 \" N, zvec
}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
7 n9 F: q2 ?+ l% k+ Cprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
# Z8 I, M7 f/ q6 h3 `2 [  aunname(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
( l* k( t9 W, {3 l+ q9 b! ]3 e案例:
+ a" ]2 u! B3 F" h程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
for(i in 1:length(vec)){
1 C& C3 c5 k9 Fif(vec < 0){
) A2 Y6 k( ?8 i+ Z: X, F* mvec <- -vec
2 s5 M1 o& f4 H8 N' J1 o" ]: W. E, T}
}
3 r  B  `3 n& L) E7 T4 z& [$ Xvec
* n! l0 ?& K7 }! Z3 j$ ^, T}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
negs <- vec < 0
2 X# X& P) r" {- F! V5 Evec[negs] <- vec[negs] * -1
. V/ V: R2 k1 kvec
" E# f$ B2 a, ~* T# L: J}

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:
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
  ( l5 g, b1 `' Z- j3 W& `

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.

& t: [, h5 N: T" o( I- H0 d