第 9 章 Iteration

當我們對一系列的資料進行相同的處理程序時，迴圈（loop）是相當有用的工具。

• 針對一系列的「學號」各別進行「平均成績計算」

• 針對本班所有「學號」各別進行「課堂練習Github Commit查詢有效出席次數」

迴圈三元素:

• sequence：針對的「一系列對象」

• body：每個對象要做的事

• output：做完的成品要如何儲存

• 針對一系列的「學號」各別進行「平均成績計算」：

  • sequence: 一系列學號（「全部可能學號」為sequence source）

  • body: 各別進行「平均成績計算」

  • output: 所有學號的平均成績

• 針對本班所有「學號」各別進行「課堂練習Github Commit查詢有效出席次數」

  • sequence: 一系列學號（「全部可能學號」為sequence source）

  • body: 各別進行「課堂練習Github Commit查詢有效出席次數」

  • output: 所有學號有效出席次數

針對sequence中每個元素進行body程序，我們使用以下語法，該語法也稱為for迴圈（for loop）:

for(sequence){

 body

}

9.1 Sequence

sequence_source <- c("A","B","C")

以下介紹三種sequence產生方式：

1. i in sequence_source:產生

   • {sequence_source[[1]],sequence_source[[2]],sequence_source[[3]]}
     序列。

   • body中只要出現i即代表上述序列的「單一」元素，for loop會不斷遞換i值且重覆執行body直到序列最後一個元素；即用i=sequence_source[[1]]完成body程序，再換i=sequence_source[[2]]完成body程序，再換i=sequence_source[[3]]完成body程序。。

2. i in c(1:3):產生

   • {1,2,3}序列，用來對應sequence_source元素粹取時個別元素位置。

   • body中只要出現i即代表上述序列的「單一」元素，即用i=1完成body程序，再換i=2完成body程序，再換i=3完成body程序。

   • body中使用sequence_source[[i]]來取出sequence_source序列個別元素。

3. i in seq_along(sequence_source):產生

   • {1,2,3}序列
     （序列長度依sequence_source元素個數計）。

   • body中只要出現i即代表上述序列的「單一」元素；即用i=1完成body程序，再換i=2完成body程序，再換i=3完成body程序。

   • body中使用sequence_source[[i]]來取出sequence_source序列個別元素。

範例1

執行以下程序得到transcriptDataFinal資料及平均成績計算函數gpa_fun():

load(url("https://www.dropbox.com/s/duh5aaqgl2f5m3z/loopTranscriptData.Rda?raw=1"))
studentIds <- unique(transcriptDataFinal$學號) # 全部可能學號
studentIds5 <- studentIds[1:5] # 前5筆學號

任務：針對studentIds5裡的學號一一進行print()。

9.1.1 作法一：

Sequence: i in studentIds5
Body: i依序來自於{studentIds5[[1]],...,studentIds5[[5]]}集合

for(i in studentIds5){ 
  print(i) 
}

9.1.2 作法二：

Sequence: i in c(1:5)
Body: i依序來自於{1,2,3,4,5}集合

for(i in c(1:5)){ 
  print(i) 
}

studentIds5[[i]]才會依序來自於{studentIds5[[1]],...,studentIds5[[5]]}

for(i in c(1:5)){ 
  print(studentIds5[[i]]) 
}

9.1.3 作法三：seq_along()

seq_along()依input物件元素個數產生對應的整數向量，相當於c(1:length(input))

Sequence: i in seq_along(studentIds5)
Body: i依序來自於{1,2,3,4,5}集合
studentIds5[[i]]才會依序來自於{studentIds5[[1]],...,studentIds5[[5]]}

for(i in seq_along(studentIds5)){
  print(studentIds5[[i]])
}

• 大部份時候老師喜歡用seq_along()產生序列。

• 由於seq_along()只是i由1開始遞換不同數字，進行「一一執行body程序」的動作，在設計上可以先以i <- 1開始，確認body程序正確，再改成for loop寫法。

如：針對studentIds5裡的學號一一進行print()。

i <- 1
print(studentIds5[[i]])

沒問題後，改成for loop

for(i in seq_along(studentIds5)){
  print(studentIds5[[i]])
}

任務：print出studentIds5裡「每個」學號的gpa，使用gpa_fun()。

1. 令i <- 1，print出studentIds5裡「第i個」學號的gpa。

2. 使用for loop, print出studentIds5裡「每個」學號的gpa。

基本for loop寫作步驟：

1. 定義/找出 sequence source.

2. 把任務定義在對「第i個」且令i <- 1以確認body內容.

3. 使用以下for loop模式，完成對「每個」的任務。

for(i in seq_along(sequence_source)){
  body
}

範例2

執行以下程序：

gmailAddress <- c(
  "tim@gmail.com",
  "anita",
  "yellen@gmail.com",
  "huang@gmail.com"
)

任務：一一檢查gmailAddress每個元素，若沒有寫“@gmail.com”則加上。

任務：檢查gmailAddress中「每個」元素，若沒有寫“@gmail.com”則加上。

1. Sequence source是什麼？

2. 完成以下body程序：

   令i <- 1，檢查gmailAddress中「第i個」元素，若沒有寫“@gmail.com”則加上。

3. 完成for loop任務：檢查gmailAddress中「每個」元素，若沒有寫“@gmail.com”則加上。

9.2 Output

有時我們想把body程序中的某些值視為output value存起來，這時可依output value的type/mode, 透過vector()函數先產生一個空的output value儲存物件來儲存for loop中的output value。

vector(mode,length)

• mode: 儲存容器物件要存的output value類型（“character”, “numeric”,“integer”, “logical”，“list”）

• length: 儲存容器物件要存多少個output value。

以下是針對不同資料類型用來存5個值的容器物件：

saveCharacter <- vector("character",5)
saveCharacter

saveNumeric <- vector("numeric",5)
saveNumeric

saveLogical <- vector("logical",5)
saveLogical

saveList <- vector("list",5)
saveList

某個output value要存在容器那個位置，用元素值取代的概念來取代該位置的預設值為output value。

# 把"你好"存在saveCharacter第3個位置
saveCharacter # 儲存前
saveCharacter[[3]] <- "你好"
saveCharacter # 儲存後

# 把 72.3 存在saveNumeric第3個位置
saveNumeric # 儲存前
saveNumeric[[3]] <- 72.3
saveNumeric # 儲存後

# 把 TRUE 存在saveLogical第3個位置
saveLogical # 儲存前
saveLogical[[3]] <- TRUE
saveLogical # 儲存後

# 把 list(姓名="小明",電話="02-86741111") 存在saveList第3個位置
saveList # 儲存前
saveList[[3]] <- list(姓名="小明",電話="02-86741111")
saveList # 儲存後

在for loop裡，若有output value要存，每個i均會有儲存的必要，因此多數時候vector(mode, length)中的length為sequence source的元素個數，可使用：

length(sequence_source)

取得總個數。

有儲存需求的for loop:

0. 決定儲存容器要存的「資料型態」及「資料個數」。

1. 找出sequence source。

2. Body內容：

   • 先將任務中的「每個」改成「第i個」以確認body內容

   • 任務中有儲存需要時，存在儲存容器的「第i個」位置

3. 組合「每個」任務的for loop，使用以下模式：

saveContainer <- vector(mode,length)
for(i in seq_alog(sequence_source)){
  body
}

範例3

任務: 將transcriptDataFinal資料中每個學號的平均成績算出來並儲存（使用gpa_fun()）

0. 決定儲存容器要存的「資料型態」及「資料個數」。

   • 資料型態：平均成績是numeric。

   • 資料個數：每個學號會有一筆要存，所以總學號數是總資料個數。

1. 找出sequence source：這裡是「不重覆」的所有可能學號

studentIds <- unique(transcriptDataFinal$學號) # sequence_source
saveGPAs <- vector("numeric",length(studentIds)) # saveContainer

2. 先將任務中的「每個」改成「第i個」以確認body內容，要先令i <-1：這裡即是把「第i個」學號的平均成績算出來並儲存。

i <- 1
saveGPAs[[i]] <- gpa_fun(studentIds[[i]])

body為i <- 1以後的所有程序

3. 組合「每個」任務的for loop，使用以下模式：

saveContainer <- vector(mode,length)
for(i in seq_alog(sequence_source)){
  body
}

studentIds <- unique(transcriptDataFinal$學號) # sequence_source
saveGPAs <- vector("numeric",length(studentIds)) # saveContainer
for(i in seq_along(studentIds)){
  saveGPAs[[i]] <- gpa_fun(studentIds[[i]])
}

儲存容器若是對應sequence source，將儲存容器元素依sequence source命名會更容易了解資料的對應關係。

saveGPAsWithNames <- saveGPAs
names(saveGPAsWithNames) <- studentIds

saveGPAs[1:5] # 元素沒有名字
saveGPAsWithNames[1:5] # 元素有名字

執行以下程序下載GitHub使用者r-hub在自己的cranlogs repo的commits記錄： https://github.com/r-hub/cranlogs/commits/master

load(url("https://www.dropbox.com/s/qnz9paigf61yjus/commitHistory.Rda?raw=1"))

其中：

• author: 為其中commit元素底下的author底下的 name元素值（為方便討論以下用->表示為
  commit->author->name)。

• committer： commit-> committer-> name元素值。

• commitDate: commit-> commiter-> date元素值。

任務一：存下來每個commit的author。

任務二：存下來每個commit的committer。

任務三：存下來每個author與committer同人的commitDate。