《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
3 Q& r- m& }5 i! d: C前言

利用 R 的三大法宝:

• 逻辑判断
• 取子集
• 按元素方式执行
  * s! o2 E7 N8 {( N

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.
0 |2 R. |# ^) n5 r. L) v5 n, @# \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)
; k" U! K9 A( P- A1 b$ o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))
9 p: }9 D6 H0 f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)){
# _9 Q5 W& ?' G- cif(vec == "DD"){
) y2 f( T8 W$ i& T% ~/ r4 Cvec <- "joker"
}else if(vec == "C"){
vec <- "ace"
- [6 B# R! p  F  J: A3 ^1 B}else if(vec == "7"){
2 ]9 m8 o( Q& _' j$ s  m( y; _+ Jvec <- "king"
. G  }5 ?. a0 b& z8 C}else if(vec == "B"){
vec <- "queen"
4 L+ |2 ]4 k. T* C" H8 ^}else if(vec == "BB"){
vec <- "jack"
}else if(vec == "BBB"){
$ ~) e6 l) t8 a+ u/ ^1 Kvec <- "ten"
}else{
9 J& \: A" t! L0 F6 ~# rvec <- "nine"
}
2 }$ b5 S" Z* N# v}
4 M$ v" \8 F. H; \, n8 {: M3 uvec
}

程序②——向量化

change_vec <- function(vec){
$ E. _5 B) h& e* Yprob <- c("DD" = "joker", "C" = "ace"...)
unname(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
/ E( j/ Z" E" [8 f6 ~1 H案例:
4 U6 s6 w2 n" Z* I. N程序①——未经向量化

abs_loop <- function(vec){
for(i in 1:length(vec)){
if(vec < 0){
2 Q( f$ j* C- y% t4 A- evec <- -vec
}
8 B5 m( {! [. [# |0 j) q0 c9 j}
vec
}

程序②——向量化

abs_set <- function(vec){
0 I9 }* }; u4 k4 F3 {, fnegs <- vec < 0
vec[negs] <- vec[negs] * -1
* c6 w" u( Z8 \vec
}

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
0 V: X0 i, ^0 n) C+ ^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
  5 S& I4 g3 [" U5 \

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.
; l+ B0 W2 w3 @$ s$ h& V4 w; o1 x在 for 循环之中, 对于对一个向量中的元素进行相应的操作.