前言

使用R语言进行数据处理是非常方便的,几行代码就可以完成很复杂的操作。但是,对于数据的连续处理,还是有人觉得代码不好看,要么是长长的函数嵌套调用,有点像Lisp感觉,括号包一切;要么就是每次操作赋值一个临时变量,啰嗦。为什么就不能像Linux的管道一样优雅呢?

magrittr包在这样场景中被开发出来,通过管道的方式让连续复杂数据的处理操作,代码更短,更容易读,甚至一行代码可以搞定原来10行代码的事情。

目录

  1. magrittr介绍
  2. magrittr安装
  3. magrittr包的基本使用
  4. magrittr包的扩展功能

1. magrittr介绍

magrittr包被定义为一个高效的管道操作工具包,通过管道的连接方式,让数据或表达式的传递更高效,使用操作符%>%,可以直接把数据传递给下一个函数调用或表达式。magrittr包的主要目标有2个,第一是减少代码开发时间,提高代码的可读性和维护性;第二是让你的代码更短,再短,短短短…

magrittr包,主要定义了4个管道操作符,分另是%>%, %T>%, %$% 和 %<>%。其中,操作符%>%是最常用的,其他3个操作符,与%>%类似,在特殊的使用场景会起到更好的作用。当正确掌握这几个操作符后,你一定会爱不释手的,快去把所有的代码都重构吧,砍掉原来大段冗长的代码是一件多么令人激动的事情啊。

magrittr的项目主页:https://github.com/smbache/magrittr

2. magrittr安装

本文所使用的系统环境

  • Win10 64bit
  • R: 3.2.3 x86_64-w64-mingw32/x64 b4bit

magrittr是在CRAN发布的标准库,安装起来非常简单,2条命令就可以了。

3. magrittr包的使用

对于magrittr包的使用,其实就是掌握这4个操作符的用法,向右操作符%>%, 向左操作符%T>%, 解释操作符%$% 和 复合赋值操作符%<>%。

3.1 %>% 向右操作符(forward-pipe operator)

%>%是最常用的一个操作符,就是把左侧准备的数据或表达式,传递给右侧的函数调用或表达式进行运行,可以连续操作就像一个链条一样。

现实原理如下图所示,使用%>%把左侧的程序的数据集A传递右侧程序的B函数,B函数的结果数据集再向右侧传递给C函数,最后完成数据计算。

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_操作符

比如,我们要做下面的事情。(这是一个YY的需求。)

  1. 取10000个随机数符合,符合正态分布。
  2. 求这个10000个数的绝对值,同时乘以50。
  3. 把结果组成一个100*100列的方阵。
  4. 计算方阵中每行的均值,并四舍五入保留到整数。
  5. 把结果除以7求余数,并话出余数的直方图。

我们发现上面的5个过程是连续的,正常的代码我要怎么实现呢。

输出的直方图:

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_操作符_02

上面的代码写法是,每一行实现一个条件,但中间多了不少的临时变量。再看另外一种的写法,括号包一切。

输出的直方图:

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_数据_03

我分别用两种常见的代码风格,实现了我们的需求。再看看%>%的方式,有多么的不一样。

输出的直方图:

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_数据集_04

一行代码,不仅搞定所有的事情,而且结构清楚,可读性非常强。这就是管道代码风格,带来的优雅和简约。

3.2 %T>% 向左操作符(tee operator)

%T>%向左操作符,其实功能和 %>% 基本是一样的,只不过它是把左边的值做为传递的值,而不是右边的值。这种情况的使用场景也是很多的,比如,你在数据处理的中间过程,需要打印输出或图片输出,这时整个过程就会被中断,用向左操作符,就可以解决这样的问题。

现实原理如下图所示,使用%T>%把左侧的程序的数据集A传递右侧程序的B函数,,B函数的结果数据集不再向右侧传递,而是把B左侧的A数据集再次向右传递给C函数,最后完成数据计算。

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_操作符_05

我们把上面的需求稍微进行调整,在最后增加一个要求,就会用到向左操作符。

  1. 取10000个随机数符合,符合正态分布。
  2. 求这个10000个数的绝对值,同时乘以50。
  3. 把结果组成一个100*100列的方阵。
  4. 计算方阵中每行的均值,并四舍五入保留到整数。
  5. 把结果除以7求余数,并话出余数的直方图。
  6. 对余数求和

由于输出直方图后,返回值为空,那么再继续管道,就会把空值向右进行传递,这样计算最后一步时就会出错。这时我们需求的是,把除以7的余数向右传递给最后一步求和,那么就可以用到 %T>% 了

直接使用%>%向右传值,出现异常。

使用 %T>% 把左边的值,再向右传值,则结果正确。

3.3 %$% 解释操作符(exposition pipe-operator)

%$% 的作用是把左侧数据的属性名传给右侧,让右侧的调用函数直接通过名字,就可以获取左侧的数据。比如,我们获得一个data.frame类型的数据集,通过使用 %$%,在右侧的函数中可以直接使用列名操作数据。

现实原理如下图所示,使用%$%把左侧的程序的数据集A传递右侧程序的B函数,同时传递数据集A的属性名,作为B函数的内部变量方便对A数据集进行处理,最后完成数据计算。

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_操作符_06

下面定义一个3列10行的data.frame,列名分别为x,y,z,或缺x列大于5的数据集。使用 %$% 把列名x直接传到右侧进行判断。这里.代表左侧的完整数据对象。一行代码就实现了需求,而且这里不需要显示的定义中间变量。

如果不使用%$%,我们通常的代码写法为:

从代码中可以发现,通常的写法是需要定义变量df的,df一共要被显示的使用3次,就是这一点点的改进,会让代码看起来更干净。

3.4 %<>% 复合赋值操作符(compound assignment pipe-operator)

%<>%复合赋值操作符, 功能与 %>% 基本是一样的,对了一项额外的操作,就是把结果写到左侧对象。比如,我们需要对一个数据集进行排序,那么需要获得排序的结果,用%<>%就是非常方便的。

现实原理如下图所示,使用%<>%把左侧的程序的数据集A传递右侧程序的B函数,B函数的结果数据集再向右侧传递给C函数,C函数结果的数据集再重新赋值给A,完成整个过程。

series 第一个满足条件的值 取series第一个值_series 第一个满足条件的值_07

定义一个符合正态分布的100个随机数,计算绝对值,并按从小到大的顺序排序,获得并取前10个数字赋值给x。

是不是太方便了,一行就实现了一连串的操作。但是这里同时有一个陷阱,需要注意一下 %<>% 必须要用在第一个管道的对象处,才能完成赋值的操作,如果不是左侧第一个位置,那么赋值将不起作用。

4. magrittr包的扩展功能

我们已经了解了magrittr包的4个操作符的使用,除了操作符,我们再看一下magrittr还有哪些功能。

  • 符号操作符定义
  • %>%对代码块的传递
  • 4.1 符号操作符定义
    为了让链条传递看起来更友好,magrittr对于常见的计算符号操作符进行的重新定义,让每个操作都对应用一个函数,这样所有的传递调用代码都是风格统一的。比如,add()函数和`+`是等价的。
    下面列出对应的列表:

我们来看一下使用的效果。对一个包括10个随机数的向量的先*5再+5。

上面计算结果是完全一样的,用函数替换了符号。其实,这种转换的操作在面向对象的封装时是非常有用的,像hibernate封装了所有的SQL,XFire封装了WebServices协议等。

4.2 %>%传递到代码块

有些时候,我们对同一个数据块的要进行次行的处理,一条语句是很难完成的,这些就需要一个代码块也进行处理。把数据集传递到{}代码块中,传入的数据集以.来表示,通过一段代码来完成操作,而不是一句话完成操作。

比如,对一个包括10个随机数的向量的先*5再+5,求出向量的均值和标准差,并从小到大排序后返回前5条。

通过{}包装的代码块,就可以很方便的完成多少处理的复杂操作。

4.3 %>%传递到函数

传递到函数和传递到代码块设计是类似的,是把一个数据集传给一个匿名函数,进行复杂的数据数据的操作。在这里,我们会显示的定义数据集的名字作为匿名函数的参数。

比如,对鸢尾花数据集进行处理,只保留第一行和最后一行作为结果。

这里x就是iris数据集,作为了函数的显示参数,被应用于后续的数据处理过程。