R语言基础 | 使用中括号“[]”提取或替换数据

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中括号[]是R语言的一个常用操作符，作用是提取（extract）或替换（replace）。本篇推文总结其三种用法：

• 1 使用下标或名称

• 2 使用逻辑变量

• 3 使用重复序数

1 使用下标或名称

在推文R语言的原子类型和数据结构中，学堂君介绍了五种基本数据结构都可以使用中括号[]来提取（查询）、替换元素。

以数据框为例，中括号内可以使用行、列的下标或名称：

mtcars[1:5,1:3] 
##                    mpg cyl disp
## Mazda RX4         21.0   6  160
## Mazda RX4 Wag     21.0   6  160
## Datsun 710        22.8   4  108
## Hornet 4 Drive    21.4   6  258
## Hornet Sportabout 18.7   8  360
mtcars[1:5, c("mpg", "disp", "cyl")] 
##                    mpg disp cyl
## Mazda RX4         21.0  160   6
## Mazda RX4 Wag     21.0  160   6
## Datsun 710        22.8  108   4
## Hornet 4 Drive    21.4  258   6
## Hornet Sportabout 18.7  360   8

对于数据框而言，如果使用单索引指的是列：

mtcars[1:3] 
##                      mpg cyl  disp
## Mazda RX4           21.0   6 160.0
## Mazda RX4 Wag       21.0   6 160.0
## Datsun 710          22.8   4 108.0
## Hornet 4 Drive      21.4   6 258.0
## Hornet Sportabout   18.7   8 360.0

对于矩阵而言，如果使用单索引，1表示其第一列第一行的元素，2表示其第一列第二行的元素，3表示其第一列第三行的元素；第一列数完后则从第二列第一行开始继续数，依次类推。例如：

mat <- as.matrix(mtcars)
mat[1:3]
## [1] 21.0 21.0 22.8

2 使用逻辑变量

这种方法仅适用于行的提取或替换，逻辑变量的长度需要与数据的行数一致：

x <- c(1,1, rep(0, 30))
x
##  [1] 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

mtcars[x,] 
##             mpg cyl disp  hp drat   wt  qsec vs am gear carb
## Mazda RX4    21   6  160 110  3.9 2.62 16.46  0  1    4    4
## Mazda RX4.1  21   6  160 110  3.9 2.62 16.46  0  1    4    4

x中只有前两个元素为1（对应逻辑值TRUE），则表示提取数据的前两行。

其拓展形式是使用逻辑判定式（结果也是逻辑变量）：

mtcars$mpg > 25
##  [1] FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE
## [13] FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE  TRUE  TRUE  TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE
## [25] FALSE  TRUE  TRUE  TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE

mtcars[mtcars$mpg > 25,] 
##                 mpg cyl  disp  hp drat    wt  qsec vs am gear carb
## Fiat 128       32.4   4  78.7  66 4.08 2.200 19.47  1  1    4    1
## Honda Civic    30.4   4  75.7  52 4.93 1.615 18.52  1  1    4    2
## Toyota Corolla 33.9   4  71.1  65 4.22 1.835 19.90  1  1    4    1
## Fiat X1-9      27.3   4  79.0  66 4.08 1.935 18.90  1  1    4    1
## Porsche 914-2  26.0   4 120.3  91 4.43 2.140 16.70  0  1    5    2
## Lotus Europa   30.4   4  95.1 113 3.77 1.513 16.90  1  1    5    2

3 使用重复序数

这种用法不太常见，主要用于替换，学堂君认为这算是R语言基础的一个隐藏技巧。

生成一个由重复序数组成的向量作为索引：

set.seed(1030)
x <- sample(1:3, 32, replace = T)
x  
##  [1] 2 1 2 3 2 2 1 2 1 3 3 2 1 2 1 1 3 1 3 1 2 1 3 1 1 1 3 2 3 1 2 2

c(-1, 0, 1)[x] 
##  [1]  0 -1  0  1  0  0 -1  0 -1  1  1  0 -1  0 -1 -1  1 -1  1 -1  0 -1  1 -1 -1
## [26] -1  1  0  1 -1  0  0
c("good", "better", "best")[x]
##  [1] "better" "good"   "better" "best"   "better" "better" "good"   "better"
##  [9] "good"   "best"   "best"   "better" "good"   "better" "good"   "good"  
## [17] "best"   "good"   "best"   "good"   "better" "good"   "best"   "good"  
## [25] "good"   "good"   "best"   "better" "best"   "good"   "better" "better"

例1：生成一个变量用于标记每行数据对应的mpg变量的四分位数。

data <- mtcars
y <- cut(data$mpg, breaks = quantile(data$mpg), include.lowest = T) 
y <- as.numeric(y) 
y
##  [1] 2 1 2 3 2 2 1 2 1 3 3 2 1 2 1 1 3 1 3 1 2 1 3 1 1 1 3 2 3 1 2 2

data$Q <- c("Q1", "Q2", "Q3", "Q4")[y]
data$Q
##  [1] "Q2" "Q1" "Q2" "Q3" "Q2" "Q2" "Q1" "Q2" "Q1" "Q3" "Q3" "Q2" "Q1" "Q2" "Q1"
## [16] "Q1" "Q3" "Q1" "Q3" "Q1" "Q2" "Q1" "Q3" "Q1" "Q1" "Q1" "Q3" "Q2" "Q3" "Q1"
## [31] "Q2" "Q2"

例2：已知前面的随机变量x中的元素只包含1、2、3。生成一个变量：当x = 1时它取mpg的值；当x = 2时，它取cyl的值；当x = 3时，它取disp的值。