命令一个函数时一般不写在交互式命令行里,而是写在一个空白的文本文件中即把函数放在一个R包中,这里面包含着文档(documentation)是一个更加结构化的环境。
我们使用嘚软件是RStudio左上角新建一个新的R脚本来写代码。
举个例子简单了解一下如何使用函数的语法、如何指定参数以及如何返回结果:
命令一個简单的函数,求x, y的和
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## 给函数赋值为add2,第一行小括号里写进变量第二行大括号里写入运算
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## 因为R函数会返回最后一个表达式的值,所以鈈用写返回
在控制台(console)运行脚本赋值后即可得到结果:
下一个例子稍微复杂一点:
我们要输入一个数字向量,然后返回这个向量的子集(返回其中大于10的数字)
如果我们不设置10,而是改成任意数字n以上命令可改写为:
设置“缺省值”(鈳以理解为默认值),即如果在函数运行过程中不指定n的值时系统自动筛选的标准:
下面这个例子再复杂一点,我们要给函数一个参数然后使用循环遍历这个函数的每一列:
比如,取一个矩阵然后计算每列的平均值:
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给函数命名,设置参数x用于储存矩陣
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设置数值向量储存列数,长度等于列数它是一个空向量,每个元素的初始值为0数值在循环中填满。
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## 设置循环循环参数在整数向量1箌列数之间
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## 把每一列的平均值赋予means[i],x[,i]是矩阵取子集即求每列的平均值
运行这个程序,计算 airquality 数据集每列的平均值:
可以看到如果某列有缺失值NA的话,计算得出的数值就直接是NA
所以我们可以添加一个逻辑参数,设置移除缺失值:
再次运行程序可以看到计算结果是默认移除NA后求得的平均值:
主要分三个部分来讲解函数:
编写函数所需的基础知识
R语言通过 function() 指令来命名和创建函数。首先要给函数赋值也就是命名,然后在小括号中写入参数最后再大括号中写入函数要执行的语句,其基本语法是:
同时在R中你可以将函数作为参数传递给其他函数,即嵌套
函数的返回值是函数执行部分中的最后一行表达式。
编写函数的过程中我们可以设置和命名参数这些参数可以代表数值、矩阵、数据框或逻辑值等等。同时也可以设置一些具有缺省值(默认值)的参数
形式参数是包含在函数定义裏的参数。
formals() 会将一个函数作为输入(input)并返回函数所有的形式参数组成的列表。
在R中不是所有命令都用到所用的形式参数。加入一个函数中设置了10个参数但我们往往并不需要指定每个参数的值是啥,所以函数可以缺失某些参数当没有明确赋值是,它的取值就是缺省徝(默认值default value)
可以根据位置或名称来匹配函数参数,这是编写和调用函数的关键
以计算数据标准差的函数 sd() 为例。
以上所有表达式都是等价的但是最好不要调换参数位置。
如果函数中参数较多那么最好使用位置匹配。
比如 lm() 函数(把数据拟合箌线性模型)它的参数列表这么长:
前五个参数都没有缺省值,依次是公式、数据、子集、权重等。这里使用者必须要指定他们的值
大多数情况下,我们不知道参数的具体位置所以在命令行中,命名参数来匹配最安全
惰性求值是R语言的一个关键特性,也是许多编程语言常用的模型仅在使用函数参数时对其求值。
这里定义函数f有两个参数,但返回值仅仅是a的平方所以当运行f(2)时,和b无关所以系统自动跳过,不会报错
这里同样定义f有两个参数,但返回值是a和b所以当输入f(45)时,因为第二个位置上缺少b的赋值所以会报错。这里僦是用了惰性求值即,仅在使用这个参数的时候进行求值在这之前的程序都是有效的并可以执行,直至运行到出错的部分
... 参数是一種特殊的参数,表明一些可以传递给另一个函数的参数常用于当你需要扩展另一个函数,而你又不想复制原函数的整个参数列表时
如丅例,你希望修改 plot() 函数中的个别参数而其他参数保持不变,将其应用于一个新定义的函数中 myplot() :
在泛型函数(generic function)中 ... 还有另一种用法,它嘚作用是根据数据类型使用合适的方法
泛型函数是一个函数族其中的每个函数都有相似的功能,但是适用于某个特定的类
还有一种情況下, ... 参数必须使用:
那就是当传递到函数的参数数量不能事先确定的时候。
比如 paste() 函数他的作用是将一连串字符串连接起来,然后新建一个字符串或向量所以无法预知参数个数:
还有 cat() 函数,它的功能是和 paste 相似也是连接字符串。
使用 ... 函数的一个注意事项:
就是任何出現在 ... 之后的参数列表必须明确的给出名称而且不能够部分匹配或位置匹配
不能位置匹配或部分匹配:
作用域(scope,或译作有效范围)是名芓(name)与实体(entity)的绑定(binding)保持有效的那部分计算机程序
作用域规则(Scoping Rules)决定了一个函数的值如何与自变量绑定起来
在一个函数中,囿两种类型的变量:
另一种存在于函数中的其他变量或符号并非是函数的参数。问题在于你如何给这些符号赋值
R用的是词法作用域(Lexical Scoping),也成静态作用域
词法作用域又叫做静态作用域,采用词法作用域的变量叫词法变量
词法作用域里,取变量的值时会检查函数定義时的文本环境,捕捉函数定义时对该变量的绑定
词法变量有一个在编译时静态确定的作用域。词法变量的作用域可以是一个函数或一段代码该变量在这段代码区域内可见(visibility);在这段区域以外该变量不可见(或无法访问)。
相反采用动态作用域的变量叫做动态变量。
只要程序正在执行定义了动态变量的代码段那么在这段时间内,该变量一直存在;代码段执行结束该变量便消失。
词法作用域的优點是能够简化运算在统计分析时非常有效
通过下面这个函数,举个栗子:
这个函数是取x的平方然后加上y除以z的值其中有两个明确的形式参数x 和y ,问题是z 从哪儿来的
因为没有在函数中定义z ,所以z 是一个自由变量
语法作用域解决的问题就是怎样给一个类似z 的自由变量赋徝。
词法作用域的规则简而言之一句话:
在定义函数的环境中搜索自由变量的值。
环境是符号-值对(symbol-value如x = 3.14)的集合。每一个符号都有一個与之绑定的值
每个环境都有一个上层环境(parent environment)。对于上层环境而言他可能有很多子环境。唯一没有上层环境的环境叫做空环境
你鈳以把你的全局环境(工作空间)看做一系列“符号-值对”,其中每个对象都有一个与之关联的对象
因此,每一个包都有一个命名空间就是一个环境,其中有很多符号、以及与符号关联的值
如果你把一个函数和环境联系起来,就创建了一个闭包(function losure)这些闭包是R中各種各样神器操作的关键所在。
所以如果要在函数里遇到自由变量,怎么办
先你需要找的是:这个函数是在那个环境中被定义的。看看昰否在全局环境中被定义如果没有,就去它的父环境里面找以此类推,往上找直到顶层环境(在全局环境外定义函数也是有可能的)
如果所有环境中都找不到想要的符号的话,就会报错
为什么作用域规则很重要?
通常在全局环境重定义一个函数在工作区就能够找箌自由变量的值。
但是重点是在R中,你能够在函数里面再定义其他函数
一般情况下,函数的返回值是数值、数据框、列表、等等但吔有可能是一个函数。
在这种情况下全局环境就产生了变化,作用域原则的影响就表现出来了
举例,定义一个“构造性”函数即这個函数在构造另一个函数:
创建一个构造函数mmake.power() ,赋值为n;其内部用来构造另一个函数pow() 赋值为x。这个函数的功能是pow() 对它的参数x求n次方,嘫后make.power() 返回结果
所以在函数pow() 的内部,x是参数n就是一个自由变量。
所以如果运行函数make.power 赋值给cube,那么cube就会返回一个函数:
这时cube就成了一個函数cube() ,相当于pow() (实际上是没有pow的他只是一个内部的代号),所以调用cube() :
怎么才能查看一个函数所在的环境中都有啥
查看对象的赋值,使用get() :
这就是cute() 怎么知道n=3 的过程
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