第 8 章 函数式编程

很多教材都是讲函数和循环,都是从for, while, ifelse讲起 ,如果我也这样讲,又回到了Base R的老路上去了。考虑到大家都没有编程背景,也不会立志当程序员,所以我直接讲purrr包,留坑以后填吧。

8.1 简单回顾

大家知道R常用的数据结构是向量、矩阵、列表和数据框,如下图

他们构造起来,很多相似性。

8.2 多说说列表

我们构造一个列表

## $num
## [1] 8 9
## 
## $log
## [1] TRUE
## 
## $cha
## [1] "a" "b" "c"

要想访问某个元素,可以这样

## $num
## [1] 8 9

注意返回结果,第一行是$num,说明返回的结果仍然是列表, 相比a_list来说,a_list["num"]是只包含一个元素的列表。

想将num元素里面的向量提取出来,就得用两个[[

## [1] 8 9

大家知道程序员都是偷懒的,为了节省体力,用一个美元符号$代替[[" "]]六个字符

## [1] 8 9

在tidyverse里,还可以用

## [1] 8 9

或者

## [1] 8 9

8.3 列表 vs 向量

假定一向量

## [1] -2 -1  0  1  2

我们对元素分别取绝对值

## [1] 2 1 0 1 2

如果是列表形式,abs函数应用到列表中就会报错

## Error in abs(lst): 数学函数中用了非数值参数

报错了。用在向量的函数用在list上,往往行不通。

再来一个例子:我们模拟了5个学生的10次考试的成绩

## $student1
##  [1] 71 90 91 99 95 59 97 55 86 51
## 
## $student2
##  [1] 77 58 84 52 64 71 88 60 62 88
## 
## $student3
##  [1] 72 60 93 73 70 52 74 88 85 93
## 
## $student4
##  [1] 89 87 59 91 76 53 98 66 53 98
## 
## $student5
##  [1] 81 86 66 70 99 58 51 65 76 91

很显然,exams是一个列表。那么,每个学生的平均成绩是多呢?

我们可能会想到用mean函数,但是

## [1] NA

发现报错了,可以看看帮助文档看看问题出在什么地方

帮助文档告诉我们,mean()要求第一个参数是数值型或者逻辑型的向量。 而我们这里的exams是列表,因此无法运行。

那好,我们就用笨办法吧

## $student1
## [1] 79.4
## 
## $student2
## [1] 70.4
## 
## $student3
## [1] 76
## 
## $student4
## [1] 77
## 
## $student5
## [1] 74.3

成功了。但发现我们写了好多代码,如果有100个学生,那就得写更多的代码,如果是这样,程序员就不高兴了,这太累了啊。于是purrr包的map函数来解救我们,下面主角出场了。

8.4 purrr

介绍之前,先试试

## $student1
## [1] 79.4
## 
## $student2
## [1] 70.4
## 
## $student3
## [1] 76
## 
## $student4
## [1] 77
## 
## $student5
## [1] 74.3

哇,短短几句话,得出了相同的结果。如果希望返回的是数值型的向量,可以这样写

## student1 student2 student3 student4 student5 
##     79.4     70.4     76.0     77.0     74.3

如果希望返回的结果是数据框

是不是很酷?

事实上,map函数

  • 第一个参数是向量或列表(数据框是列表的一种特殊形式,因此数据框也是可以的)

  • 第二个参数是函数,这个函数会应用到列表的每一个元素,比如这里map函数执行过程如下 :

具体为,exams有5个元素,一个元素装着一个学生的10次考试成绩, 运行map(exams, mean)函数后, 首先取出exams第一个元素exams$student1(它是向量),然后执行 mean(exams$student1), 然后将计算结果存放在列表result中的第一个位置result1上;

做完第一个学生的,紧接着取出exams第二个元素exams$student2,执行 mean(exams$student2), 然后将计算结果存放在列表result中的第一个位置result2上;

如此这般,直到所有学生都处理完毕。我们得到了最终结果—一个新的列表result

当然,我们也可以根据需要,让map返回我们需要的数据格式, purrr也提供了方便的函数,具体如下

我们将mean函数换成求方差var函数试试,

8.5 自定义函数

刚才我们是让学生成绩执行求平均mean,求方差var等函数。我们也可以自定义函数。 比如我们这里定义了将向量中心化的函数(先求出10次考试的平均值,然后每次考试成绩去减这个平均值)

当然可以偷懒将函数直接写在map()里,用~代替my_fun, 但代价是参数必须是规定的写法,比如.x

有时候,程序员觉得x还是有点多余,于是更够懒一点,只用., 也是可以的

总之,有三种方法将函数传递给map()

  • 直接传递
  • 匿名函数
  • 使用 ~

8.6 延伸阅读

1、阅读Hadley Wickham的r4ds这本书第16章。

2、看手册?purrr::modify(), 思考下它与map()的区别

3、他们的区别哪里?函数能否互换?