《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
  8 U' k  Z) B/ w) u9 ]7 q

来达到编写高效的代码的目的.
$ u5 Z5 J. N. h  l  n7 x$ C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.
# q' _2 E1 u: v* f2 c0 t( 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)
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.
  4 A0 {( w) z0 k' {

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){
8 w) @% X9 S2 X8 P  \: t  Gfor(i in 1:length(vec)){
if(vec == "DD"){
: n( a; ^- Q& ?# q5 ]( b0 [vec <- "joker"
" `9 a0 C/ j2 ]8 ?9 j, h- ]}else if(vec == "C"){
vec <- "ace"
; S- P. z$ v3 D* ?* g! c3 |/ u}else if(vec == "7"){
0 h% n8 n, B9 r; c5 D- w2 Ivec <- "king"
}else if(vec == "B"){
! @1 O% B- l/ @' Rvec <- "queen"
, a( }' K/ e9 ]7 R}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
1 b# U. d( g; D: }7 D0 [}else if(vec == "BBB"){
vec <- "ten"
}else{
; m6 J* |5 ~  R+ H: w+ A5 N+ }# w; pvec <- "nine"
0 w$ ?' R- f+ K2 \# g+ j0 w8 s}
}
vec
- G5 Z, I) E; W! X! Q}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
# O9 F* N' |2 V7 |( Hprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
unname(prob[vec])
}

# S7 R: E# O$ s& ?. y4 g/ \1 o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
! \( b! x/ G/ I6 R' l案例:
, M$ V# j- N, q' ?程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
7 |& f! t2 I. u% h" Gfor(i in 1:length(vec)){
if(vec < 0){
vec <- -vec
}
}
! J. n0 m3 }' S' X5 D$ K, Z9 g1 Jvec
* a0 @6 A# \7 g% j* ~0 R* R2 p3 y}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
2 r& I3 C: \! F" J8 m3 L/ O' Knegs <- vec < 0
vec[negs] <- vec[negs] * -1
vec
; p& Z5 d* A; p0 {) Z3 U$ `}

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
  # k% J( \( y8 V. W, o% N8 c" n5 a

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" y8 C( `1 z