R語言循環語句詳解

一、for循環語句

for循環語句是一種有規律的循環結構，可以按照指定的次數執行某項任務。它的語法結構如下：

for(變數名 in 序列){
  循環體語句
}

其中，變數名是指在循環中要使用的變數名，序列是指循環的次數或者是一個向量，循環體語句是要重複執行的一系列操作。

實際應用中，for循環語句經常與向量、矩陣等數據結構一起使用。下面是一個求向量元素和的例子：

x<-c(1,2,3,4,5)
sum<-0
for(i in x){
  sum<-sum+i
}
print(sum)

這段代碼中，我們首先定義了一個向量x和一個變數sum。接著，使用for循環語句遍歷向量x的每一個元素，並將其加入到sum變數中。最終輸出sum的值，即向量x的元素和。

二、while循環語句

while循環語句是一種當條件為真時就重複執行某項任務的循環結構。它的語法結構如下：

while(條件){
  循環體語句
}

其中，條件是一個邏輯表達式，循環體語句是要重複執行的一系列操作。

下面是一個求1到100的和的例子：

n<-1
sum<-0
while(n<=100){
  sum<-sum+n
  n<-n+1
}
print(sum)

這段代碼中，我們使用while循環語句計算1到100的和。首先，定義變數n為1和變數sum為0。循環體內部，我們將變數n累加到變數sum中，並且每次循環結束之後使n加1。當n大於100時，循環結束。最終輸出sum的值，即1到100的和。

三、repeat循環語句

repeat循環語句是一種無限循環結構，會一直執行循環體中的語句，直到遇到break語句終止循環。它的語法結構如下：

repeat{
  循環體語句
  if(條件){
    break
  }
}

其中，循環體語句是要重複執行的一系列操作，條件是一個邏輯表達式。在循環體中，我們使用if語句來檢查條件是否為真，如果為真則使用break語句將循環終止。

下面是一個使用repeat循環語句猜數字的例子：

answer<-28
while(TRUE){
  guess<-as.integer(readline("請猜一個數字："))
  if(guess==answer){
    print("恭喜你猜對了！")
    break
  }else if(guess<answer){
    print("猜小了，請繼續。")
  }else{
    print("猜大了，請繼續。")
  }
}

在這個例子中，我們首先定義了一個正確的答案answer為28。接著使用while循環語句，當條件為真時就一直重複猜數字的操作。在每一次循環中，我們首先使用readline函數從命令行中讀取一個整數，然後使用if語句來檢查這個數是否等於答案。如果相等，則輸出猜對了並且使用break語句終止循環。否則，我們還要進一步檢查這個數和答案之間的大小關係，輸出提示信息讓用戶繼續猜測。

四、apply函數家族

apply函數家族是一組廣泛應用於R語言中矩陣和數據框的函數。它們可以應用於多維數據結構，並且可以替代很多for循環操作。在apply函數家族中，最常用的有apply、lapply和sapply等函數。

下面是一個使用apply函數計算矩陣每一列的平均值的例子：

x<-matrix(c(1,2,3,4,5,6), nrow=2, ncol=3)
apply(x, 2, mean)

在這個例子中，我們首先定義了一個2×3的矩陣x，然後使用apply函數對矩陣x的每一列應用mean函數來計算平均值。其中，第二個參數2表示按列進行運算，返回的結果是一個長度為3的向量，包含了每一列的平均值。

另一個常用的函數是lapply，它可以應用於列表結構並返回一個列表。下面是一個使用lapply函數將列表中的元素都轉成大寫的例子：

x<-list("hello","world")
lapply(x, toupper)

在這個例子中，我們首先定義了一個包含兩個元素的列表x。然後，我們使用lapply函數對列表x中的每個元素應用toupper函數，將字元串都轉換成大寫字母。輸出結果為一個包含兩個元素的列表，分別對應於原始列表x中的每個元素。

除了apply和lapply函數外，sapply函數也是一種常用的apply函數家族的成員。它可以將結果轉化成向量形式，並且可以自動進行簡化。下面是一個使用sapply函數計算矩陣每一行的和的例子：

x<-matrix(c(1,2,3,4,5,6), nrow=2, ncol=3)
sapply(1:nrow(x), function(i){sum(x[i,])})

在這個例子中，我們使用sapply函數計算矩陣x中每一行的和。其中，第一個參數1:nrow(x)表示從1到矩陣x的行數，將這些數視為每一行的編號；第二個參數是一個匿名函數，用來計算矩陣x中某一行的和。在匿名函數中，我們使用sum函數對第i行元素求和，然後將結果返回。sapply函數將所有行的和保存在一個向量中，並返回給我們。