R語言數據結構之矩陣、數組與數據框詳解

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前言

瞭解一門語言，首先要瞭解它的數據結構。該文主要介紹矩陣、數組和數據框。文章僅供學習使用，歡迎留言交流哦！

一、矩陣(matrix)

1.1矩陣的創建：

矩陣由指定的行(row)和列(column)構成，與高數中的矩陣相同。與之前提到的向量一樣，矩陣隻能儲存同種類型的數據。

matrix(  ):創建矩陣

matrix(
  data  #要創建矩陣的數據，一般為向量
  nrow  #行數
  ncol  #列數
  byrow = TRUE  #若為TRUE，按行填充矩陣，若為FALSE，按列填充矩陣
  dimnames  #為矩陣個維度命名
)

接下來使用該函數來創建一個3*3的矩陣：

如圖所示，這個由1~9組成的3*3矩陣，左邊指定瞭行數未指定列數，右邊指定瞭列數未指定行數，但所得矩陣相同，所以系統會自動識別並填充。上面兩個矩陣都是按列填充矩陣，由於未設置byrow，所以采用默認值FALSE。下面來看一下當byrow為TRUE時，有何不同：

可以看出，byrow為TRUE時，矩陣對數據進行瞭按行填充。

接下來介紹dimnames函數，為矩陣的行與列命令，第一個向量為行名，第二個向量為列名。

matrix(1:9,ncol = 3,byrow = TRUE,dimnames = list(c("x1","x2","x3"),c("y1","y2","y3")))

得到下圖所示矩陣，與上述矩陣相比，[1,]等變成瞭x1，y1。

對於已經創建好的向量，可以使用dimnames(),rownames(),colnames()為矩陣進行命名：

創建名為train1,train2的矩陣，train1用dimnames()進行命名，train2分別用rownames(),colnames()對行與列進行命名。

train1 <- matrix(1:9,ncol = 3)
train2 <- matrix(10:18,ncol = 3)
dimnames(train1) <- list(c("x1","x2","x3"),c("y1","y2","y3"))
(rownames(train2) <- c("迪迦","塞羅","特斯拉"))
(colnames(train2) <- c("天王","地虎","二百五"))

所得結果如上圖。同時dimnames(),rownames(),colnames()還能獲取矩陣的名稱，使用dimnames獲取train2的名稱（其他兩個大傢可以自己嘗試一下昂），結果如下圖：

1.2訪問矩陣的數據：

matrixname[ridx,cidx]:訪問matrixname矩陣中ridx行cidx列的數據：

例如訪問train1中的第二行第二列數據，為5。

也可以使用負數，效果與向量中使用負數相同，即輸出除某列或某行的其他所有數據。例如輸出train2中除第二行的所有數據。

1.3矩陣的運算：

四則運算符
運算符 含義
X + a 矩陣X中所有值與標量a相加，還可以使用"-","*","/"運算符
X + Y 對矩陣X與矩陣Y求和，還能使用"-"求矩陣間的差
X %*% Y 求矩陣X與矩陣Y的積
矩陣運算相關的函數
函數名 函數作用
solve() 從式子Y%*%X=Z中求解X，Y、Z為矩陣
nrow() 求行數
ncol() 求列數
dim 求維度
dim <- 設置對象的維度
t() 求矩陣的轉置矩陣

這裡就不演示瞭，大傢可以自己嘗試，如果有疑問可以評論交流（一般中午、晚上會看的，歡迎評論哦）。

二、數組（array）

2.1數組的創建：

數組與矩陣、向量不同，它可以存儲不同數據類型的數據。而且數組是多維的，可以是2*3*4維的。創建數組使用array()函數：

array(
  data #數據
  dim = length(data) #數組維數，若不設置，則為一維數組
  dimnames #維度的名稱
)

接下來創建一個3*4的數組和一個2*3*2的數組作為示例：

x <- array(1:12,dim = c(3,4))
y <- array(1:12,dim = c(2,3,2))

所得結果如上圖，左圖很容易看懂，不做過多解釋。右圖根據 y <- array(1:12,dim = c(2,3,2))所得，其中c(2,3,2)的最後一個數字是指右圖中,,1和,,2，可以將其理解為層數，第一層由1，2，3，4，5，6構成，兩行三列。

2.2訪問數組的數據：

與向量相同，使用X[xidx,yidx,zidx…nidx]訪問數組數據:

訪問y第二層中第二行第二列的數據，結果如下：

三、數據框

3.1數據框的創建：

數據框類似於表格，例如上面矩陣運算中所展示的表格。可以使用data.frame()創建數據框

data.frame(
  #以value或name = value的形式展現的數據值
)

可能有點看不懂，沒有關系，我們來看幾個例子就可以瞭。創建一個名為名人的數據框：

名人 <-data.frame(美女 = c("西施","王昭君","貂蟬"),名將 = c("荊軻","要離","嶽飛"))

x <- 1:5
y <- 6:10
z <- 11:15
d <- data.frame(x,y,z)

運行結果如上圖，數據框會將你輸入的數據按列排佈，做出一個類似表格的形式。在數據框中也可以使用rownames(),colnames()等函數，下面以rownames做一個示例： 

 rownames(d) <- c("three","four","two","five","one")

數據框的數據訪問於上述差不多，大傢可以自己嘗試一下。

總結

到此這篇關於R語言數據結構之矩陣、數組與數據框的文章就介紹到這瞭,更多相關R語言矩陣、數組與數據框內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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