R语言数据结构之矩阵、数组与数据框详解

在R语言中，矩阵、数组和数据框是常见的数据结构。本文将从定义、创建、访问和操作等方面详细讲解这些数据结构。

矩阵(matrix)

定义

矩阵是R语言中的一种二维数据结构，所有的元素都必须是同一类型的，并且矩阵中的行列数必须相同。矩阵可以使用matrix函数创建。

创建

# 创建一个3行4列的矩阵，所有元素都为0
mat <- matrix(0, nrow = 3, ncol = 4)

可以看到，我们使用matrix函数创建了一个3行4列的矩阵，其中所有的元素都为0。如果要创建非0的矩阵，可以将第一个参数设置为向量。

# 创建一个3行4列的矩阵，元素为1到12的顺序排列
mat <- matrix(1:12, nrow = 3, ncol = 4)

访问

矩阵中的元素可以使用行列索引进行访问。

# 获取第2行第3列的值
mat[2, 3]
# 输出 6

操作

我们可以对矩阵进行各种操作，比如转置、求和、按行列取最小值等等。

# 转置
t(mat)

# 求和
sum(mat)

# 按行求最小值
apply(mat, 1, min)

数组(array)

定义

数组是R语言中的一种多维数据结构，与矩阵类似，所有的元素都必须是同一类型的，并且每个维度的长度必须相同。数组可以使用array函数创建。

创建

# 创建一个3行4列2层的数组，所有元素都为0
arr <- array(0, dim = c(3, 4, 2))

可以看到，我们使用array函数创建了一个3行4列2层的数组，其中所有的元素都为0。如果要创建非0的数组，可以将第一个参数设置为向量。

# 创建一个3行4列2层的数组，元素为1到24的顺序排列
arr <- array(1:24, dim = c(3, 4, 2))

访问

数组中的元素可以使用多维索引进行访问。

# 获取第2行第3列第1层的值
arr[2, 3, 1]
# 输出 9

操作

我们可以对数组进行各种操作，比如转置、求和、按层取最小值等等。

# 转置
aperm(arr, c(3, 1, 2))

# 求和
sum(arr)

# 按层求最小值
apply(arr, 3, min)

数据框(data.frame)

定义

数据框是R语言中的一种二维数据结构，其中每一列可以是不同的数据类型。数据框可以使用data.frame函数创建。

创建

# 创建一个3行4列的数据框
df <- data.frame(a = c(1, 2, 3), b = c("a", "b", "c"), c = c(TRUE, FALSE, TRUE), d = c(1.1, 2.2, 3.3))

可以看到，我们使用data.frame函数创建了一个3行4列的数据框，其中每一列可以是不同的数据类型。

访问

数据框可以使用列索引或列名进行访问。

# 获取第2行第3列的值
df[2, 3]

# 获取c列的值
df$c

# 获取第1行第b列的值
df[1, "b"]

操作

我们可以对数据框进行各种操作，比如筛选、排序、计算新列等等。

# 筛选出c列为TRUE的行
subset(df, c)

# 按d列升序排序
df[order(df$d),]

# 计算a列和d列的和
df$sum <- df$a + df$d