data.frame：數據框架

一、創建數據框架

數據框架是 R 語言中一個非常重要的概念，它是一種類似於表格的數據結構，其中每一列可以是不同的數據類型，但是每一行必須是相同的長度。

創建一個數據框架最基本的方法就是使用 data.frame() 函數，我們可以用該函數來同時創建多個向量，並將它們組合成一個數據框架。以下是創建一個基本的數據框架的代碼示例：

name <- c("Alice", "Bob", "Cathy", "David")
age <- c(25, 30, 35, 40)
gender <- c("F", "M", "F", "M")
df <- data.frame(name, age, gender)

在這個例子中，我們創建了一個包含姓名、年齡和性別的數據框架，其中每一列都是一個向量。可以使用 is.data.frame() 函數來檢查這個對象是否為數據框架。

is.data.frame(df) #TRUE

二、數據框架操作

數據框架的操作包括增刪查改，以下分別進行詳細講解：

1.增加

數據框架的列可以通過新建一個向量並用 cbind() 函數添加到數據框架中，如下所示：

city <- c("Beijing", "Shanghai", "Guangzhou", "Shenzhen")
df <- cbind(df, city)

這樣，我們就將一個包含城市信息的向量添加到了數據框架中。還可以使用 rbind() 函數來添加新的行：

new_row <- c("Eric", 45, "M", "Hangzhou")
df <- rbind(df, new_row)

這個方法將一個新的向量作為行添加到了數據框架的末尾。

2.刪除

可以使用 $ 運算符或者 [,] 運算符來刪除數據框架中的列，如下所示：

df$city <- NULL  #刪除列
df <- df[-4,]     #刪除行

這裡我們使用了 $ 運算符來刪除了城市這一列，使用了 [-4,] 運算符來刪除了第四行。

3.查找

我們可以使用 $ 運算符來訪問數據框架中的每一列，也可以使用 [,] 運算符來查找特定的行和列，如下所示：

df$name   #查找 name 列
df[2,]    #查找第二行
df[,c("age", "gender")]   #查找 age 和 gender 列

這裡我們使用 [,] 運算符來查找了第二行和 age、gender 兩列。

4.修改

我們可以通過 $ 運算符或者 [,] 運算符來修改數據框架中的數據，如下所示：

df$name[1] <- "Annie"   #修改 name 列的第一個元素
df[1,"age"] <- 26       #修改第一行的 age 列

這裡我們使用 $ 運算符來修改了第一個元素，使用 [,] 運算符來修改了第一行的 age 列。

三、數據框架處理

數據框架在實際的數據分析中使用得非常頻繁，我們常常需要對數據框架進行各種各樣的處理。

1.排序

我們可以使用 order() 函數對數據框架中的某一列進行排序，如下所示：

df <- df[order(df$age),]  #按照 age 升序排序
df <- df[order(df$age, decreasing = TRUE),]  #按照 age 降序排序

這裡我們使用 order() 函數來對數據框架按照 age 列進行升序和降序排序。

2.過濾

我們可以使用邏輯運算符來對數據框架進行過濾，如下所示：

df[df$age > 30,]   #過濾出 age 大於 30 的行
df[df$gender == "F" & df$age < 35,]    #過濾出 gender 為 "F" 且 age 小於 35 的行

這裡我們使用了邏輯運算符來篩選出 age 大於 30 和 gender 為 “F” 且 age 小於 35 的行。

3.聚合

我們可以使用 dplyr 包提供的函數對數據框架進行聚合處理，如下所示：

library(dplyr)
df %>% group_by(gender) %>% summarise(mean_age = mean(age), max_age = max(age))  #按照 gender 列進行聚合

這裡我們使用了 dplyr 包提供的函數來對數據框架按照 gender 列進行聚合，計算了每個性別的平均年齡和最大年齡。

4.繪圖

我們可以使用 ggplot2 包提供的函數來對數據框架進行圖形化展示，如下所示：

library(ggplot2)
ggplot(df, aes(x=age, y=name, color=gender)) + geom_point()  #按照 age 列和 name 列作為橫縱軸，gender 列作為顏色繪製散點圖

這裡我們使用了 ggplot2 包提供的函數來對數據框架繪製散點圖，並按照 gender 列的值進行了着色。