京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
R语言数据分析实战:数据结构(1)
一、数据集的概念
数据集通常是由数据构成的一个矩形数组,行表示观测,列表示变量。表2-1提供了一个假想的病例数据集。
不同的行业对于数据集的行和列叫法不同。统计学家称它们为观测(observation)和变量(variable),数据库分析师则称其为记录(record)和字段(field),数据挖掘/机器学习学科的研究者则把它们叫做示例(example)和属性(attribute)。
你可以清楚地看到此数据集的结构(本例中是一个矩形数组)以及其中包含的内容和数据类型。在表2-1所示的数据集中,PatientID是行/实例标识符,AdmDate是日期型变量,Age是连续型变量,Diabetes是名义型变量,Status是有序型变量。
R语言中有许多用于存储数据的结构,包括标量、向量、数组、数据框和列表。表2-1实际上对应着R中的一个数据框。多样化的数据结构赋予了R极其灵活的数据处理能力。
R可以处理的数据类型(模式)包括数值型、字符型、逻辑型(TRUE/FALSE)、复数型(虚数)和原生型(字节)。在R语言中,PatientID、AdmDate和Age将为数值型变量,而Diabetes和Status则为字符型变量。另外,你需要分别告诉R:PatientID是实例标识符,AdmDate含有日期数据,Diabetes和Status分别是名义型和有序型变量。R将实例标识符称为rownames(行名),将类别型(包括名义型和有序型)变量称为因子(factors)。我们会在下一节中讲解这些内容,并在第3章中介绍日期型数据的处理。
二、数据结构
R拥有许多用于存储数据的对象类型,包括标量、向量、矩阵、数组、数据框和列表。它们在存储数据的类型、创建方式、结构复杂度,以及用于定位和访问其中个别元素的标记等方面均有所不同。图2-1给出了这些数据结构的一个示意图。
让我们从向量开始,逐个探究每一种数据结构。
一些定义
R语言中有一些术语较为独特,可能会对新用户造成困扰。在R中,对象(object)是指可以赋值给变量的任何事物,包括常量、数据结构、函数,甚至图形。对象都拥有某种模式,描述了此对象是如何存储的,以及某个类,像print这样的泛型函数表明如何处理此对象。
与其他标准统计软件(如SAS、SPSS和Stata)中的数据集类似,数据框(data frame)是R中用于存储数据的一种结构:列表示变量,行表示观测。在同一个数据框中可以存储不同类型(如数值型、字符型)的变量。数据框将是你用来存储数据集的主要数据结构。
因子(factor)是名义型变量或有序型变量。它们在R中被特殊地存储和处理。
1、向量
向量是用于存储数值型、字符型或逻辑型数据的一维数组。执行组合功能的函数c()可用来创建向量。各类向量如下例所示:
这里,a是数值型向量,b是字符型向量,而c是逻辑型向量。注意,单个向量中的数据必须拥有相同的类型或模式(数值型、字符型或逻辑型)。同一向量中无法混杂不同模式的数据。
注意:标量是只含一个元素的向量,例如f <- 3、g <- "US"和h <- TRUE。它们用于保存常量。
通过在方括号中给定元素所处位置的数值,我们可以访问向量中的元素。例如,a[c(2, 4)]用于访问向量a中的第二个和第四个元素。更多示例如下:
最后一个语句中使用的冒号用于生成一个数值序列。例如,a <- c(2:6)等价于a <- c(2,3, 4, 5, 6)。
2、矩阵
矩阵是一个二维数组,只是每个元素都拥有相同的模式(数值型、字符型或逻辑型)。可通过函数matrix创建矩阵。一般使用格式为:
其中vector包含了矩阵的元素,nrow和ncol用以指定行和列的维数,dimnames包含了可选的、以字符型向量表示的行名和列名。选项byrow则表明矩阵应当按行填充(byrow=TRUE)还是按列填充(byrow=FALSE),默认情况下按列填充。代码清单2-1中的代码演示了matrix函数的用法。
我们首先创建了一个5×4的矩阵①,接着创建了一个2×2的含列名标签的矩阵,并按行进行填充②,最后创建了一个2×2的矩阵并按列进行了填充③。我们可以使用下标和方括号来选择矩阵中的行、列或元素。X[i,]指矩阵X中的第i 行,X[,j]指第j 列,X[i, j]指第i 行第j 个元素。选择多行或多列时,下标i 和j 可为数值型向量,如代码清单2-2所示。
首先,我们创建了一个内容为数字1到10的2×5矩阵。默认情况下,矩阵按列填充。然后,我们分别选择了第二行和第二列的元素。接着,又选择了第一行第四列的元素。最后选择了位于第一行第四、第五列的元素。
矩阵都是二维的,和向量类似,矩阵中也仅能包含一种数据类型。当维度超过2时,不妨使用数组。当有多种模式的数据时,不妨使用数据框。
3、数组
数组(array)与矩阵类似,但是维度可以大于2。数组可通过array函数创建,形式如下:其中vector包含了数组中的数据,dimensions是一个数值型向量,给出了各个维度下标的最大值,而dimnames是可选的、各维度名称标签的列表。代码清单2-3给出了一个创建三维(2×3×4)数值型数组的示例。
如你所见,数组是矩阵的一个自然推广。它们在编写新的统计方法时可能很有用。像矩阵一样,数组中的数据也只能拥有一种模式。
从数组中选取元素的方式与矩阵相同。上例中,元素z[1,2,3]为15。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在零售行业从“流量争夺”转向“价值深耕”的演进中,塔吉特百货(Target)以两场标志性实践树立了行业标杆——2000年后的孕妇精 ...
2025-12-15在统计学领域,二项分布与卡方检验是两个高频出现的概念,二者都常用于处理离散数据,因此常被初学者混淆。但本质上,二项分布是 ...
2025-12-15在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作链路中,“标签加工”是连接原始数据与业务应用的关键环节。企业积累的用户行 ...
2025-12-15在Python开发中,HTTP请求是与外部服务交互的核心场景——调用第三方API、对接微服务、爬取数据等都离不开它。虽然requests库已 ...
2025-12-12在数据驱动决策中,“数据波动大不大”是高频问题——零售店长关心日销售额是否稳定,工厂管理者关注产品尺寸偏差是否可控,基金 ...
2025-12-12在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力矩阵中,数据查询语言(SQL)是贯穿工作全流程的“核心工具”。无论是从数据库 ...
2025-12-12很多小伙伴都在问CDA考试的问题,以下是结合 2025 年最新政策与行业动态更新的 CDA 数据分析师认证考试 Q&A,覆盖考试内容、报考 ...
2025-12-11在Excel数据可视化中,柱形图因直观展示数据差异的优势被广泛使用,而背景色设置绝非简单的“换颜色”——合理的背景色能突出核 ...
2025-12-11在科研实验、商业分析或医学研究中,我们常需要判断“两组数据的差异是真实存在,还是偶然波动”——比如“新降压药的效果是否优 ...
2025-12-11在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作体系中,数据库就像“数据仓库的核心骨架”——所有业务数据的存储、组织与提 ...
2025-12-11在神经网络模型搭建中,“最后一层是否添加激活函数”是新手常困惑的关键问题——有人照搬中间层的ReLU激活,导致回归任务输出异 ...
2025-12-05在机器学习落地过程中,“模型准确率高但不可解释”“面对数据噪声就失效”是两大核心痛点——金融风控模型若无法解释决策依据, ...
2025-12-05在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的能力模型中,“指标计算”是基础技能,而“指标体系搭建”则是区分新手与资深分析 ...
2025-12-05在回归分析的结果解读中,R方(决定系数)是衡量模型拟合效果的核心指标——它代表因变量的变异中能被自变量解释的比例,取值通 ...
2025-12-04在城市规划、物流配送、文旅分析等场景中,经纬度热力图是解读空间数据的核心工具——它能将零散的GPS坐标(如外卖订单地址、景 ...
2025-12-04在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的指标体系中,“通用指标”与“场景指标”并非相互割裂的两个部分,而是支撑业务分 ...
2025-12-04每到“双十一”,电商平台的销售额会迎来爆发式增长;每逢冬季,北方的天然气消耗量会显著上升;每月的10号左右,工资发放会带动 ...
2025-12-03随着数字化转型的深入,企业面临的数据量呈指数级增长——电商的用户行为日志、物联网的传感器数据、社交平台的图文视频等,这些 ...
2025-12-03在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作体系中,“指标”是贯穿始终的核心载体——从“销售额环比增长15%”的业务结论 ...
2025-12-03在神经网络训练中,损失函数的数值变化常被视为模型训练效果的“核心仪表盘”——初学者盯着屏幕上不断下降的损失值满心欢喜,却 ...
2025-12-02