《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
  ' M8 o$ p8 l7 n9 F4 W6 K8 Z

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.
. c7 G1 D/ @% ~" o$ |, t8 R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)
2 |( B/ U1 f7 I4 |3 m4 a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))
3 K; M0 i1 O9 {& W- v. q: g* e# Y8 m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)){
4 Q/ a: t5 c8 |. n9 iif(vec == "DD"){
vec <- "joker"
3 C  D6 i- q: f" r. g! p8 m}else if(vec == "C"){
vec <- "ace"
}else if(vec == "7"){
vec <- "king"
% c6 J2 ?+ o. w+ k}else if(vec == "B"){
vec <- "queen"
: \" Y5 W! m$ w- t}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
}else if(vec == "BBB"){
3 w# x& s/ z1 c4 l6 U/ e8 _vec <- "ten"
8 t  M! R$ {% w- d# x' z}else{
) W' D( z. T/ G- Fvec <- "nine"
}
, b& U; o9 H& N, D3 Z}
vec
}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
7 T4 k1 B3 K& ~" Z6 y$ E. }# _prob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
3 a- ^2 V0 q& ?3 W" R. d9 Runname(prob[vec])
}

) V: G; P3 W) ]7 T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){
for(i in 1:length(vec)){
/ T+ C& X3 g, ~/ S5 {$ Pif(vec < 0){
vec <- -vec
$ R' `: b& J: |; q9 ?}
8 j  V  G! n- W+ g7 }: [/ m% R}
9 @7 d, c5 o9 n+ L, f! y* ?2 S3 yvec
( N9 _0 I! ], P3 L0 i: s% T}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
6 a* A* f  e, l$ h5 ?negs <- vec < 0
vec[negs] <- vec[negs] * -1
vec
. F! u- t: X  U' k( A$ 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
7 g8 g" I7 I2 B向量化的程序:
& G% s' U* j5 [6 _7 c" P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
  0 s! x0 ^1 m8 x

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.

& P- y0 O; g+ P, A
6 |! k9 U6 S& A  _( x