R語言Data Frame資料框常用操作

2021-07-25 08:09:19 字數 4834 閱讀 9779

data frame一般被翻譯為資料框,感覺就像是r中的表,由行和列組成,與matrix不同的是,每個列可以是不同的資料型別,而matrix是必須相同的。

data frame每一列有列名,每一行也可以指定行名。如果不指定行名,那麼就是從1開始自增的sequence來標識每一行。

使用data.frame函式就可以初始化乙個data frame。比如我們要初始化乙個student的data frame其中包含id和name還有gender以及birthdate,那麼**為:

student<-data.frame(id=c(11,12,13),name=c(「devin」,」edward」,」wenli」),gender=c(「m」,」m」,」f」),birthdate=c(「1984-12-29″,」1983-5-6」,」1986-8-8」))

另外也可以使用read.table() read.csv()讀取乙個文字檔案,返回的也是乙個data frame物件。讀取資料庫也是返回data frame物件。

檢視student的內容為:

id   name gender  birthdate

1  11  devin      m 1984-12-29

2  12 edward      m   1983-5-6

3  13  wenli      f   1986-8-8

這裡只指定了列名為id,name,gender和birthdate,使用names函式可以檢視列名,如果要檢視行名,需要用到row.names函式。這裡我們希望將id作為行名,那麼可以這樣寫:

row.names(student)<-student$id

更簡單的辦法是在初始化date.frame的時候,有引數row.names可以設定行名的向量。

與matrix一樣,使用[行index,列index]的格式可以訪問具體的元素。

比如訪問第一行:

student[1,]

訪問第二列:

student[,2]

使用列的index或者列名可以選取要訪問的哪些列。比如要id和name,那麼**為:

idname<-student[1:2]

或者是idname<-student[c(「id」,」name」)]

如果是只訪問某一列,返回的是vector型別的,那麼可以使用[[或者$來訪問。比如我們要所有student的name,**為:

name<-student[[2]] 或者name<-student[[「name」]] 或者name<-student$name

使用attach和detach函式可以使得訪問列時不需要總是跟著變數名在前面。

比如要列印所有name,那麼可以寫成:

attach(student)

print(name)

detach(student)

還可以換一種簡潔一點的寫法就是用with函式:

with(student,)

這裡的n作用域只在大括號內,如果想在with函式中對全域性的變數進行賦值,那麼需要使用<<-這樣乙個運算子。

接下來我們檢視該物件每列的型別,使用str(student)可以得到如下結果:

『data.frame』:3 obs. of  4 variables:

$ id       : num  1 2 3

$ name     : factor w/ 3 levels 「devin」,」edward」,..: 1 2 3

$ gender   : factor w/ 2 levels 「f」,」m」: 2 2 1

$ birthdate: factor w/ 3 levels 「1983-5-6″,」1984-12-29」,..: 2 1 3

預設情況下,字串向量都會被自動識別成factor,也就是說,id是數字型別,其他的3個列都被定義為factor型別了。顯然這裡name應該是字串型別,birthdate應該是date型別,我們需要對列的資料型別進行更改:

student$name<-as.character(student$name)

student$birthdate<-as.date(student$birthdate)

下面我們再執行str(student)看看修改後的結果:

『data.frame』:3 obs. of  4 variables:

$ id       : num  11 12 13

$ name     : chr  「devin」 「edward」 「wenli」

$ gender   : factor w/ 2 levels 「f」,」m」: 2 2 1

$ birthdate: date, format: 「1984-12-29」 「1983-05-06」 「1986-08-08」

對於以及存在的student物件,我們希望增加age列,該列是根據birthdate算出來的。首先需要知道怎麼算年齡。我們可以使用日期函式sys.date()獲得當前的日期,然後使用format函式獲得年份,然後用兩個年份相減就是年齡。好像r並沒有提供幾個能用的日期函式,我們只能使用format函式取出年份部分,然後轉換為int型別相減。

student$age<-as.integer(format(sys.date(),」%y」))-as.integer(format(student$birthdate,」%y」))

這樣寫似乎太長了,我們可以用within函式,這個函式和之前提到過的with函式類似,可以省略變數名,不同的地方是within函式可以在其中修改變數,也就是我們這裡增加age列:

student<-within(student,)

查詢乙個date frame,返回乙個滿足條件的子集,這相當於資料庫中的表查詢,是非常常見的操作。使用行和列的index來獲取子集是最簡單的方法,前面已經提到過。如果我們使用布林向量,配合which函式,可以實現對行的過濾。比如我們要查詢所有gender為f的資料,那麼我們首先對student$gender==「f」,得到乙個布林向量:false false  true,然後使用which函式可以將布林向量中true的index返回,所以我們的完整查詢語句就是:

student[which(student$gender==」f」),]

注意這裡列index並沒有輸入,如果我們只想知道所有女生的年齡,那麼可以改為:

student[which(student$gender==」f」),」age」]

這樣的查詢寫法還是複雜了點,可以直接使用subset函式,那麼查詢會簡單些,比如我們把查詢條件改為年齡<30的女性,查姓名和年齡,那麼查詢語句為:

subset(student,gender==」f」 & age<30 ,select=c(「name」,」age」))

使用sql查詢data frame

對於我這種使用了多年sql的人來說,如果能夠直接寫sql語句對data frame進行查詢操作,那是多麼方便美妙的啊,結果還真有這麼乙個包:sqldf。

同樣是前面的需求,對應的語句就是:

library(sqldf)

result<-sqldf(「select name,age from student where gender=』f』 and age<30」)

對於資料庫來說,對多表進行join查詢是乙個很正常的事情,那麼在r中也可以對多個data frame進行連線,這就需要使用merge函式。

比如除了前面申明的student物件外,我們再申明乙個score變數,記錄了每個學生的科目和成績:

score<-data.frame(sid=c(11,11,12,12,13),course=c(「math」,」english」,」math」,」chinese」,」math」),score=c(90,80,80,95,96))

我們看看該錶的內容:

sid  course score

1  11    math    90

2  11 english    80

3  12    math    80

4  12 chinese    95

5  13    math    96

這裡的sid就是student裡面的id,相當於乙個外來鍵,現在要用這個id進行inner join操作,那麼對應的r語句就是:

result<-merge(student,score,by.x=」id」,by.y=」sid」)

我們看看merge以後的結果:

id   name gender  birthdate age  course score

1 11  devin      m 1984-12-29  31    math    90

2 11  devin      m 1984-12-29  31 english    80

3 12 edward      m 1983-05-06  32    math    80

4 12 edward      m 1983-05-06  32 chinese    95

5 13  wenli      f 1986-08-08  29    math    96

正如我們期望的一樣join在了一起。

除了join,另外乙個操作就是union,這也是資料庫常用操作,那麼在r中如何將兩個列一樣的data frame union聯接在一起呢?雖然r語言中有union函式,但是不是sql的union的意思,我們要實現union功能,需要用到rbind函式。

rbind的兩個data frame必須有相同的列,比如我們再申明乙個student2,將兩個變數rbind起來:

student2<-data.frame(id=c(21,22),name=c(「yan」,」peng」),gender=c(「f」,」m」),birthdate=c(「1982-2-9″,」1983-1-16」),age=c(32,31))

rbind(student,student2)

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