前言
在上一節(jié)中他去，我們主要介紹了 purrr 包提供的工具函數(shù)來(lái)減少 for 循環(huán)的使用浮还，使代碼更加的簡(jiǎn)潔桑孩，便于閱讀拜鹤。
但是，使用 R 原生的 apply 函數(shù)家族也能夠極大減少 for 循環(huán)的使用流椒。
下面我們主要介紹 apply 函數(shù)的使用敏簿。
apply 針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型，會(huì)有不同的變形，共同組成了 apply 函數(shù)家族惯裕。包括
apply, lapply, sapply, vapply, tapply, mapply, rapply, eapply
1. apply
1.1 描述
通過(guò)對(duì)數(shù)組或矩陣的 MARGIN 應(yīng)用函數(shù)獲得的向量温数、數(shù)組或數(shù)值列表
1.2 用法
apply(X, MARGIN, FUN, ...)
1.3 參數(shù)
-
X: 數(shù)組、矩陣轻猖、數(shù)據(jù)框帆吻，數(shù)據(jù)至少是二維的 -
MARGIN: 按行計(jì)算或按列計(jì)算，1表示按行咙边，2表示按列 -
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
...:FUN的可選參數(shù)
1.4 示例
現(xiàn)在猜煮，我們有下面一個(gè)簡(jiǎn)單矩陣
> (my.matrx <- matrix(c(1:10, 11:20, 21:30), nrow = 10, ncol = 3))
[,1] [,2] [,3]
[1,] 1 11 21
[2,] 2 12 22
[3,] 3 13 23
[4,] 4 14 24
[5,] 5 15 25
[6,] 6 16 26
[7,] 7 17 27
[8,] 8 18 28
[9,] 9 19 29
[10,] 10 20 30
我們可以對(duì)每一行求和
> apply(my.matrx, 1, sum)
[1] 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60
計(jì)算每一列的長(zhǎng)度
> apply(my.matrx, 2, length)
[1] 10 10 10
傳遞自定義匿名函數(shù)
> apply(my.matrx, 2, function (x) length(x)-1)
[1] 9 9 9
使用定義在外部的函數(shù)
> st.err <- function(x){
+ sd(x)/sqrt(length(x))
+ }
> apply(my.matrx,2, st.err)
[1] 0.9574271 0.9574271 0.9574271
轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)
現(xiàn)在來(lái)點(diǎn)不一樣的，在前面的示例中败许，我們使用 apply 對(duì)行或列應(yīng)用函數(shù)王带。
其實(shí)，還可以對(duì)矩陣的單元格元素應(yīng)用函數(shù)市殷，如果您將 MARGIN 設(shè)置為 1:2愕撰，那么該函數(shù)將對(duì)每個(gè)單元格進(jìn)行操作
> (my.matrx2 <- apply(my.matrx, 1:2, function(x) x+3))
[,1] [,2] [,3]
[1,] 4 14 24
[2,] 5 15 25
[3,] 6 16 26
[4,] 7 17 27
[5,] 8 18 28
[6,] 9 19 29
[7,] 10 20 30
[8,] 11 21 31
[9,] 12 22 32
[10,] 13 23 33
2. lappy
2.1 描述
將函數(shù)應(yīng)用于輸入變量的每一個(gè)元素，并返回與輸入變量長(zhǎng)度相同的 list
2.2 用法
apply(X, MARGIN, FUN, ...)
2.3 參數(shù)
-
X:list醋寝、data.frame搞挣、vector等 -
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
...:FUN的可選參數(shù)
2.4 示例
假設(shè)有下面的變量
> (vec <- c(1:10))
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
對(duì)每個(gè)元素求和
> str(lapply(vec, sum))
List of 10
$ : int 1
$ : int 2
$ : int 3
$ : int 4
$ : int 5
$ : int 6
$ : int 7
$ : int 8
$ : int 9
$ : int 10
返回一個(gè)長(zhǎng)度為 10 的 list，它并沒(méi)有像我們期望的一樣音羞，返回一個(gè) 1-10 之和囱桨。
因?yàn)椋?code>lapply 會(huì)將向量視為列表低斋，并將函數(shù)應(yīng)用于每個(gè)元素上盈蛮。
讓我們將輸入變?yōu)橐粋€(gè)列表
> A<-c(1:9)
> B<-c(1:12)
> C<-c(1:15)
> my.lst<-list(A,B,C)
> lapply(my.lst, sum)
[[1]]
[1] 45
[[2]]
[1] 78
[[3]]
[1] 120
函數(shù)對(duì)列表中的每個(gè)向量求和，并返回一個(gè)長(zhǎng)度為 3 的列表
如果輸入的是一個(gè)矩陣
> (x <- matrix(1:12, nrow = 3))
[,1] [,2] [,3] [,4]
[1,] 1 4 7 10
[2,] 2 5 8 11
[3,] 3 6 9 12
> str(lapply(x, sum))
List of 12
$ : int 1
$ : int 2
$ : int 3
$ : int 4
$ : int 5
$ : int 6
$ : int 7
$ : int 8
$ : int 9
$ : int 10
$ : int 11
$ : int 12
lapply 會(huì)循環(huán)矩陣中的每個(gè)值呵燕，而不是按行或按列進(jìn)行分組計(jì)算窘面。
那如果對(duì)一個(gè) data.frame 求和呢翠语？
> str(lapply(as.data.frame(x), sum))
List of 4
$ V1: int 6
$ V2: int 15
$ V3: int 24
$ V4: int 33
可以看到，lapply 會(huì)自動(dòng)對(duì) data.frame 的列分組求和
3. sapply
3.1 描述
sapply 的工作原理和 lapply 一樣财边，但是如果可能的話(huà)肌括，它會(huì)簡(jiǎn)化輸出。
這意味著酣难，如果數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)化们童，它將返回一個(gè)向量，而不是像 lappy 那樣總是返回一個(gè)列表鲸鹦。
3.2 用法
sapply(X, FUN, ..., simplify = TRUE, USE.NAMES = TRUE)
3.3 參數(shù)
-
X: 數(shù)組、矩陣跷跪、數(shù)據(jù)框 -
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
...:FUN的可選參數(shù) -
simplify: 是否簡(jiǎn)化為向量馋嗜、矩陣或高維數(shù)組，當(dāng)值array時(shí)吵瞻，輸出結(jié)果按數(shù)組進(jìn)行分組 -
USE.NAMES: 如果X為字符串且未設(shè)置名稱(chēng)葛菇，當(dāng)該值為TRUE是設(shè)置字符串為數(shù)據(jù)名稱(chēng)甘磨，FALSE不設(shè)置
3.4 示例
對(duì)向量使用 sapply 求和，返回一個(gè)長(zhǎng)度相等的向量
> vec
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
> sapply(vec, sum)
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
對(duì)列表求和
> my.lst
[[1]]
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9
[[2]]
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
[[3]]
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
> sapply(my.lst, sum)
[1] 45 78 120
返回的還是一個(gè)向量
傳入矩陣和 data.frame
> sapply(data.frame(x), sum)
X1 X2 X3 X4
6 15 24 33
> sapply(x, sum)
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
如果同時(shí)設(shè)置了 simplify=FALSE 和 USE.NAMES=FALSE眯停，那么 sapply 和 lapply 將是一樣的
> str(sapply(data.frame(x), sum, simplify=FALSE, USE.NAMES=FALSE))
List of 4
$ X1: int 6
$ X2: int 15
$ X3: int 24
$ X4: int 33
使用 simplify = 'array' 構(gòu)建一個(gè)三維數(shù)組
> (v <- structure(10*(5:7), names = LETTERS[1:3]))
A B C
50 60 70
> sapply(v, function(x){outer(rep(x, 3), 2*(1:2))}, simplify = 'array')
, , A
[,1] [,2]
[1,] 100 200
[2,] 100 200
[3,] 100 200
, , B
[,1] [,2]
[1,] 120 240
[2,] 120 240
[3,] 120 240
, , C
[,1] [,2]
[1,] 140 280
[2,] 140 280
[3,] 140 280
還可以對(duì)字符串向量自動(dòng)生成數(shù)據(jù)名
> (val<-head(letters))
[1] "a" "b" "c" "d" "e" "f"
> sapply(val,paste,USE.NAMES=TRUE)
a b c d e f
"a" "b" "c" "d" "e" "f"
> sapply(val,paste,USE.NAMES=FALSE)
[1] "a" "b" "c" "d" "e" "f"
4. vapply
4.1 描述
類(lèi)似于 sapply济舆，多了一個(gè) FUN.VALUE 參數(shù)，用于指定返回值的行名
4.2 用法
vapply(X, FUN, FUN.VALUE, ..., USE.NAMES = TRUE)
4.3 參數(shù)
-
X: 數(shù)組莺债、矩陣滋觉、數(shù)據(jù)框 -
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
FUN.VALUE: 定義函數(shù)返回值的模板 -
...:FUN的可選參數(shù) -
USE.NAMES: 如果X為字符串且未設(shè)置名稱(chēng)，當(dāng)該值為TRUE時(shí)設(shè)置字符串為數(shù)據(jù)名稱(chēng)齐邦，FALSE不設(shè)置
4.4 示例
例如椎侠，對(duì)數(shù)據(jù)框求累積和，并設(shè)置返回值的模板措拇，為返回值設(shè)置行名
> x
V1 V2 V3 V4
1 1 4 7 10
2 2 5 8 11
3 3 6 9 12
> vapply(as.data.frame(x), cumsum, FUN.VALUE = c('a'=1, 'b'=1, 'c'=1))
V1 V2 V3 V4
a 1 4 7 10
b 3 9 15 21
c 6 15 24 33
那如何從 lapply, sapply, vapply 這三個(gè)函數(shù)中進(jìn)行選擇呢我纪？通常盡量使用 sapply，如果不需要簡(jiǎn)化輸出丐吓，則應(yīng)該使用 lapply浅悉，如果要指定輸出類(lèi)型，則使用 vapply
5. mapply:
5.1 描述
mapply 也是 sapply 的變形券犁，類(lèi)似多變量 sapply
5.2 用法
mapply(FUN, ..., MoreArgs = NULL, SIMPLIFY = TRUE,USE.NAMES = TRUE)
5.3 參數(shù)
-
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
...: 接受多個(gè)數(shù)據(jù) -
MoreArgs: 參數(shù)列表 -
simplify: 是否簡(jiǎn)化為向量术健、矩陣或高維數(shù)組，當(dāng)值array時(shí)族操，輸出結(jié)果按數(shù)組進(jìn)行分組 -
USE.NAMES: 如果X為字符串且未設(shè)置名稱(chēng)苛坚，當(dāng)該值為TRUE時(shí)設(shè)置字符串為數(shù)據(jù)名稱(chēng)，FALSE不設(shè)置
5.4 示例
取三個(gè)向量對(duì)應(yīng)位置的最大值
> x <- -4:5
> y <- seq(-9, 10, 2)
> z<-round(runif(10,-5,5))
> mapply(max,x,y,z)
[1] 4 0 -1 3 0 2 4 5 7 9
6. tapply
6.1 描述
用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組應(yīng)用函數(shù)色难，其中 INDEX 參數(shù)可以把數(shù)據(jù)集進(jìn)行分組泼舱，相當(dāng)于 group by 的操作。
6.2 用法
tapply(X, INDEX, FUN = NULL, ..., simplify = TRUE)
6.3 參數(shù)
-
X: 向量 -
INDEX: 用于分組的索引 -
FUN: 自定義的調(diào)用函數(shù) -
...: 接受多個(gè)數(shù)據(jù) -
simplify: 是否簡(jiǎn)化為向量枷莉、矩陣或高維數(shù)組娇昙，當(dāng)值array時(shí)，輸出結(jié)果按數(shù)組進(jìn)行分組
6.4 示例
首先笤妙，讓我們創(chuàng)建一個(gè)因子數(shù)據(jù)作為索引
> (tdata <- as.data.frame(cbind(c(1,1,1,1,1,2,2,2,2,2), my.matrx)))
V1 V2 V3 V4
1 1 1 11 21
2 1 2 12 22
3 1 3 13 23
4 1 4 14 24
5 1 5 15 25
6 2 6 16 26
7 2 7 17 27
8 2 8 18 28
9 2 9 19 29
10 2 10 20 30
> colnames(tdata)
[1] "V1" "V2" "V3" "V4"
然后把第 1 列作為索引冒掌，并計(jì)算第 2 列的均值
> tapply(tdata$V2, tdata$V1, mean)
1 2
3 8
7. rapply
7.1 描述
rapply 是一個(gè)遞歸版本的 lapply，只針對(duì) list 類(lèi)型的數(shù)據(jù)蹲盘，對(duì) list 的每個(gè)元素進(jìn)行遞歸遍歷股毫，如果 list 的子元素還包含數(shù)據(jù)則繼續(xù)遍歷。
7.2 用法
rapply(object, f, classes = "ANY", deflt = NULL, how = c("unlist", "replace", "list"), ...)
7.3 參數(shù)
object:list類(lèi)型數(shù)據(jù)f: 自定義函數(shù)classes: 匹配類(lèi)型,ANY為所有類(lèi)型deflt: 非匹配類(lèi)型的默認(rèn)值-
how: 包含3種方式:- 如果為
replace召衔，則用調(diào)用函數(shù)f后的結(jié)果來(lái)替換原list中的元素铃诬； - 當(dāng)為
list時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)新的list并調(diào)用f函數(shù)，不匹配賦值為deflt趣席； - 當(dāng)為
unlist時(shí)兵志，會(huì)執(zhí)行一次unlist(recursive = TRUE)的操作
- 如果為
...: 可選參數(shù)
7.4 示例
假設(shè)我們有如下列表
> l
$x
$x$x
[1] 1 2 3 4 5
$x$y
[1] "a" "b" "c" "d" "e" "f" "g"
$y
[1] 7 8 9 10 11 12 13
$z
[1] "t" "u" "v" "w" "x" "y" "z"
> str(l)
List of 3
$ x:List of 2
..$ x: int [1:5] 1 2 3 4 5
..$ y: chr [1:7] "a" "b" "c" "d" ...
$ y: int [1:7] 7 8 9 10 11 12 13
$ z: chr [1:7] "t" "u" "v" "w" ...
我們想對(duì)數(shù)字進(jìn)行降序排序
> rapply(l, function(x) {sort(x, decreasing = TRUE)}, classes='integer',how='replace')
$x
$x$x
[1] 5 4 3 2 1
$x$y
[1] "a" "b" "c" "d" "e" "f" "g"
$y
[1] 13 12 11 10 9 8 7
$z
[1] "t" "u" "v" "w" "x" "y" "z"
我們?yōu)樽址砑有翘?hào)，并將非字符串負(fù)值為 NA
> rapply(l, function(x) paste('*', x, '*'), classes='character',how='list', deflt = NA)
$x
$x$x
[1] NA
$x$y
[1] "* a *" "* b *" "* c *" "* d *" "* e *" "* f *" "* g *"
$y
[1] NA
$z
[1] "* t *" "* u *" "* v *" "* w *" "* x *" "* y *" "* z *"
8. eapply
8.1 描述
將函數(shù)應(yīng)用于環(huán)境中的命名變量中宣肚，并將結(jié)果作為列表返回想罕。
用戶(hù)可以請(qǐng)求使用所有命名對(duì)象（通常以點(diǎn)開(kāi)頭的名稱(chēng)不被使用），不會(huì)對(duì)輸出進(jìn)行排序霉涨，也不會(huì)搜索封閉環(huán)境
8.2 用法
eapply(env, FUN, ..., all.names = FALSE, USE.NAMES = TRUE)
8.3 參數(shù)
-
env: 使用的環(huán)境空間 -
FUN: 自定義函數(shù) -
...:FUN的可選參數(shù) -
all.names: 指示是否將函數(shù)應(yīng)用于所有值 -
USE.NAMES: 如果 X 為字符串且未設(shè)置名稱(chēng)按价，當(dāng)該值為TRUE時(shí)設(shè)置字符串為數(shù)據(jù)名稱(chēng)，FALSE不設(shè)置
8.4 示例
我們新建一個(gè)環(huán)境空間嵌纲，然后在空間內(nèi)新建 3 個(gè)對(duì)象俘枫，最后用 eapply 對(duì)所有環(huán)境空間內(nèi)的變量求均值
# 新建一個(gè)環(huán)境空間
> env <- new.env(hash = FALSE)
# 為環(huán)境空間添加變量
> env$a <- 1:10
> env$beta <- exp(-3:3)
> env$logic <- c(TRUE, FALSE, FALSE, TRUE)
# 對(duì) env 環(huán)境空間的所有變量求均值
> eapply(env, mean)
$logic
[1] 0.5
$beta
[1] 4.535125
$a
[1] 5.5
我們可以使用 ls() 函數(shù)獲取環(huán)境空間內(nèi)的所有變量或?qū)ο?/p>
# 獲取當(dāng)前環(huán)境空間內(nèi)的變量或?qū)ο?> ls() %>% head()
[1] "a" "A" "a2" "args1" "args2" "B"
# 通過(guò)傳入環(huán)境空間，獲取該環(huán)境空間內(nèi)的變量
> ls(env)
[1] "a" "beta" "logic"
獲取環(huán)境空間變量占用內(nèi)存大小
> eapply(env, object.size)
$logic
64 bytes
$beta
112 bytes
$a
96 bytes
一般你很少用到 eapply逮走，但是對(duì)于 R 包開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)鸠蚪，環(huán)境空間是很重要的，需要掌握
