R語言 控制流:for、while、ifelse和自定義函數function

2021-02-14 數據分析1480

行列引用、條件篩選等可以簡單的數據管理，但其在無法有效處理多次、多重、有規律的循環和判斷問題，而控制流卻可以通過循環、判斷、跳錯等等操作輕鬆處理此類問題。

  

以下概念貫穿控制流張杰的內容，需要首先認識：

語句（statement）：單獨或組合語句，一般在{}中以;分隔 。例如：{語句1;語句2} 

條件（cond）： 最常見的是判斷一個條件是否成立。如果成立則執行一條語句或者一個代碼塊，比如上例a是否小於b，如果小於則輸出b  

表達式（expr）：一個數值或字符的求值語句，多用於數據計算過程或賦值

序列（seq）：一個數值或者字符序列 

                                                                                                              

目錄

1 分支控制     

1.1 if-else

1.2 ifelse

1.3 switch

2 循環控制流

2.1 for循環

2.2 while循環

2.3   repeat 循環      

3 function函數（一次編寫，多次調用，一勞永逸）

3.1 自定義函數編寫

3.2 source()文件間調用自定義函數

分支和循環是通用程式語言中常見的兩大控制流。其中，分支控制是根據條件表達式的結果，執行不同的代碼段；循環控制是根據條件重複執行代碼塊，為了避免無限循環，可以根據條件結束循環。接下來分別從分支控制和循環控制，對R語言中的控制流做簡單講述。

正文

1 分支控制     

 

1.1 if-else

經典的流程控制關鍵字是if-else，並可以把多個if-else語句連接到一起

#if-else分支控制流語法if ( test_expression1) {statement1} else if ( test_expression2) {statement2} else {statement3}
示例
#嵌套用法> a=5> b=6> if (a < b) {a <- -1+ } else if (a == b) {a <- 0+ } else {a <- 1}> print(a)[1] -1
1.2 ifelse
ifelse控制可以理解為一個函數。
#ifelse語法ifelse(條件表達式, true, false)
示例
> x <- factor(sample(letters[1:5], 10, replace = TRUE))> x [1] a a c d a b d b d dLevels: a b c d> ifelse(x %in% c("a", "b", "c"), x, factor(NA)) [1]  1  1  3 NA  1  2 NA  2 NA NA
注意：返回值的class屬性跟test表達式相同，其mode屬性是由 yes 或 no表達式確定的。當ifelse()用於返回Date類型的對象時，返回值是numeric類型，而不是Date類型，這是因為返回值的class是由test表達式決定的。
> dates <- as.Date(c('2011-01-01', '2011-01-02', '2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05'))> dates[1] "2011-01-01" "2011-01-02" "2011-01-03" "2011-01-04" "2011-01-05"> dates <- ifelse(dates == '2011-01-01', dates - 1, dates)> dates[1] 14974 14976 14977 14978 14979
#解決方案是：把返回值的class重新設置為Date類型。> dates <- as.Date(c('2011-01-01', '2011-01-02', '2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05'))> dates[1] "2011-01-01" "2011-01-02" "2011-01-03" "2011-01-04" "2011-01-05"> dates <- ifelse(dates == '2011-01-01', dates - 1, dates)> dates[1] 14974 14976 14977 14978 14979> class(dates) <- 'Date'> dates[1] "2010-12-31" "2011-01-02" "2011-01-03" "2011-01-04" "2011-01-05"
1.3 switch
如果分支較多，可以使用switch函數實現分支的選擇，switch函數的第一個參數是表達式（exp），通常是一個字符串。當表達式（exp）匹配後續的參數名（即變量名）時，返回參數的值
#switch語法switch(字符,參數名1='參數值2',參數名2='參數值2',……"其他")
示例
#當表達式（exp）匹配後續的參數名（即變量名）時，返回參數的值> t = "r"> switch(t,r='re',g='gr',b='bl',"error")[1] "re"
#如果不匹配任何參數名，switch函數不返回任何值，可以添加一個匿名的參數，#當表達式（exp）匹配不上任意一個命名參數時，switch函數將返回匿名參數的值：> t = "xs"> switch(t,r='re',g='gr',b='bl',"error")[1] "error"
2 循環控制流
repeat、while和for是常見的循環控制語句。
2.1 for循環
使用迭代器和一個向量參數，在每個循環中，迭代器變量從向量中取得一個值，直到迭代所有得向量
#語句for (變量 in 序列/字符集) {語句/表達式}
示例
#依次執行序列/字符集中的每一個數據+print語句> for (i in 1:5) print(letters[i])[1] "a"[1] "b"[1] "c"[1] "d"[1] "e"
#依次執行序列/字符集中的每一個數據+表達式+print語句> for (i in 1:5) {j = j + i; print(c(i,j))}[1] 1 1[1] 2 3[1] 3 6[1]  4 10[1]  5 15> j = 0> for (i in 1:5) {j = j + i; print(c(i,j))}[1] 1 1[1] 2 3[1] 3 6[1]  4 10[1]  5 15> print(j)[1] 15
2.2 while循環
先檢測條件，如果條件為TRUE，執行code；如果條件為FALSE，結束循環
示例
> i=5> while (i >0) {j = i; i=i-1 ; print(c(j,i))}[1] 5 4[1] 4 3[1] 3 2[1] 2 1[1] 1 0
  
2.3   repeat 循環                                                                                   repeat 循環：先執行代碼，遇到break關鍵字，結束循環
repeat {code if(條件) break}
示例
> i=100> sum=0> repeat + {+   if(i==0)+     break+   sum=i+sum+   i=i-1+ }> print(sum)[1] 5050

3 function函數（一次編寫，多次調用，一勞永逸）
3.1 自定義函數編寫
R通過function關鍵字定義函數，函數主要由函數名稱，參數，運行的代碼塊和返回值組成，函數名稱是變量，參數是調用函數時需要傳遞的形式參數；代碼塊是由由大括號構成，是調用函數時需要執行的代碼邏輯；R的函數不需要顯式地使用return關鍵字明確返回值，R函數的計算的最後一個值將自動作為返回值。    
#語法myfunc=function(arg1,arg2,....) #參數{表達式/循環/print語句等return(object)  #返回輸出的對象}
 
示例1：簡單計算
> avg <- function(a,b)+ {+ return(mean(c(a,b)))+ }> avg(4,5)[1] 4.5
> avg <- function(a,b)+ {+ mean(c(a,b))+ }> avg(4,5)[1] 4.5
                                                                                                               示例2：矩陣計算     
> mat1<-matrix(c(1:12),nrow = 3,ncol = 4);mat1     [,1] [,2] [,3] [,4][1,]    1    4    7   10[2,]    2    5    8   11[3,]    3    6    9   12> mat2<-matrix(c(1:24),nrow = 4,ncol = 6);mat2     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6][1,]    1    5    9   13   17   21[2,]    2    6   10   14   18   22[3,]    3    7   11   15   19   23[4,]    4    8   12   16   20   24> f<-function(x,y)+ {+   xcol<-dim(x)[2]+   yrow<-dim(y)[1] +   m<-dim(x)[1]+   n<-dim(y)[2]+   if(xcol!=yrow)   #向量乘積的要求+   {+     print("error")+     return(0)+   }+   else #if-else語句+   {+     mat<-matrix(0,nrow=dim(x)[1],ncol=dim(y)[2])  #首先要定義一個矩陣作為結果矩陣+     for(i in c(1:m))+       for(j in c(1:n))+         mat[i,j]<-sum(x[i,]*y[,j])  +     return(mat)+   }+ }> f(mat1,mat2) #調用自定義矩陣計算函數     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6][1,]   70  158  246  334  422  510[2,]   80  184  288  392  496  600[3,]   90  210  330  450  570  690> mat1%*%mat2  #驗證     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6][1,]   70  158  246  334  422  510[2,]   80  184  288  392  496  600[3,]   90  210  330  450  570  690   
3.2 source()文件間調用自定義函數
在R語言裡我們需要藉助source()函數。
示例：自定義avgfunction函數並保存到avgfunction.R文檔裡
#avgfunction代碼avgfunction = function(x){sum(x)/length(x)}
source('avgfunction.R') #注意需用引號將文檔名引起來，當avgfunction.R與operate.R在同一路徑時，不需要加路徑 
將被調用的函數放置在電腦桌面（C:/Users/ysl/Desktop/），工作目錄（C:/Users/ysl/Documents）
> source('avgfunction.R') #因被調用函數與當前工作空間不一致，提示錯誤#Error in file(filename, "r", encoding = encoding) : 無法打開鏈結#此外: Warning message:#In file(filename, "r", encoding = encoding) :# 無法打開文件'avgfunction.R': No such file or directory
#重新調整在source()添加完整的文件路徑，即可成功調用> source('C:/Users/ysl/Desktop/avgfunction.R')> avgfunction(c(1:20))[1] 10.5
                                                                                                               
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