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Python和R的異同(一)R的向量矩陣數組與Python的清單

<-

對應R,

=

對應Python

  1. R語言基本資料結構是向量,支援向量化操作。Python不支援向量化
  2. R和Python都是面向對象程式設計的語言。是以不同的類都各自的方法

R的向量矩陣數組與Python的清單

R語言的核心是向量,向量内的資料類型必須相同,也就是

mode

隻會輸出一個結果,如果向量裡存在不同資料類型,那麼R會以資料損失最小的轉換方法讓最後結果保持一緻。

比如說:

a <- c(1,2,3,4,5)
b <- c(1,2,'3',4, True)
           

a和b的mode肯定是不同,

mode(a)

的結果是numeric,

mode(b)

結果會是character.

R語言裡的所有函數就支援向量化操作, 比如說數學運算符和各類函數

a + 1
[1] 2 3 4 5
           

R語言裡面是沒有标量的,标量被R當作一個元素的向量。Python裡面的資料類型是可以單個存放的。是以從輸出結果長的像角度上,Python和R語言的向量看起來相同的資料結構應該是清單(list)。list在Python裡面序列類型,同類型的還有元祖(tuple)和範圍(range)

a = [1,2,3,4,'b']
           

不過隻是在結構上看起來相似,Python不支援向量化操作,是以企圖直接

a+1

是會出錯的,即便裡面都是數值型資料

a = [1,2,3,4,5]
a + 1
# TypeError: can only concatenate list (not "int") to list
a + ['b','c']
# [1, 2, 3, 4, 5, 'b', 'c']
           

就我目前的眼界,能想到實作R語言那樣的整體運算,在Python裡面就是清單推導式了。

[i + 2 for i in a]
           

既然長的像,是以就要看看有哪些運算是共同的。

取值

雖然Python和R都可以用

[]

從資料結構中提取資料,但還是有很大差別。最最要的一個差別就是Python從0開始下标, R從1開始下标。

一維資料

提取一進制資料時,如果隻提取一個資料兩者差不多是相同的;

# 提取第一個元素
## R
a <- c(1,2,3,4,5,6)
a[1]
## Python
a = [1,2,3,4,5,6]
a[0]

           

如果要提取多個資料就存在差異了。比如說Python就隻能選取連續的幾個值,要麼分别取值。R語言可以在

[]

中提供一組包含位置資訊的向量。R語言的

[]

可以存放Boolean向量,Python裡面就需要用清單推導式,循環進行邏輯比較。

# R
a[c(1,3)]
a[which(a > 2)]
a[ a > 1 & a < 4]

# Python
a[1];a[3]
[i for i in a if i >1 and i <4]
           

但是一般而言,我們也不會專門選擇幾個數值,基本都是根據邏輯判斷結果選擇一組符合要求的資料。

多元資料

R語言的矩陣和數組結構有專門的結構,matrix和array,但是基礎還是向量。在Python裡則是通過清單嵌套的方式實作。

# R matrix 看作三個向量按列排
mdat <- matrix(c(1,2,3, 11,12,13), nrow = 2, ncol = 3, byrow = TRUE,
               dimnames = list(c("row1", "row2"),
                               c("C.1", "C.2", "C.3")))

# Python matrix
 a= [[1,2,3],[4,5,6]]

# R 三維數組
d3 <- array(1:24, c(2,3,4))
# Python三維數組
d3 = [[[1,3,5],[2,4,6]],[[7,9,11],[8,10,12]],[[19,21,23],[20,22,24]]]
           

多元資料的提取和指派也是有不大不小的差別,一個是

[x,y,z]

,一個是

[z][y][x]

。R從裡到外,Python從外到裡(我是這樣了解的)。嘗試分别從Pyhon和R裡面提取同一個資料

# R
d3[1,2,2]
d3[1,2,2] <- 0
# Python
d3[1][0][1]
d3[1][0][1] <- 0
           

如果想提取全部第二次元的資料

# R
d3[,,2]
# Python
d3[1]
           

函數

在函數用法上,兩者的差異就真的是很大了。結果就是有段時間隻用R,然後按照R的習慣用Python,基本上都出error。比如說對剛才的三維資料求和

# R
sum(d3)
# Ptyhon
sum(d3)
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'list'
           

原因是R裡面是向量化操作,直接對所有元素進行運算。在Python裡面,sum函數會對list裡面的各個元素進行求和, 而d3的内一層還是一個清單,是以就會出錯了。

最直覺的方法就是看看R和Python的多元數組的元素數量:

# R
length(d3) 
24
# Python
len(d3); d3.__len__()
3
           

是以R和Python的函數隻能在一維上存在相似性,超過一維基本用一個錯一個。

Python作為一門面向對象程式設計語言,對于每一種列都有專門的方法,這個方法可以用

dir()

進行檢視。

在R裡面dir()是用來檢視目前目錄下的檔案。
dir(list)
['__add__', '__class__','__contains__',
 '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__',
 '__eq__', '__format__',  '__ge__', '__getattribute__',
 '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__',
 '__imul__', '__init__',  '__init_subclass__',
 '__iter__', '__le__',  '__len__', '__lt__',
 '__mul__', '__ne__',  '__new__', '__reduce__',
 '__reduce_ex__', '__repr__',  '__reversed__', '__rmul__',
 '__setattr__', '__setitem__',  '__sizeof__', '__str__',
 '__subclasshook__',  'append', 'clear',
 'copy',  'count', 'extend',
 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']
           

是以Python裡面經常會遇到

d3.pop()

這種調用類方法的形式。在R語言裡則是函數的多态性,prin是其中一個多态性函數,它提供了一個接口,根據輸入資料類型調用相應的函數

# R
print
# function (x, ...) 
# UseMethod("print")
# <bytecode: 0x000000001456fbf0>
# <environment: namespace:base>
           

可以用

methods(print)

看具體有那些具體函數。