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R 中的条件与控制流教程

了解用于比较 R 对象的关系运算符，以及用于组合布尔 TRUE 和 FALSE 的逻辑运算符。您还将编写条件语句。
· 13分钟 阅读

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流程控制语句的流程图
控制流（来源：w3schools）

关系运算符

关系运算符也称为比较运算符，用于查看一个 R 对象与另一个 R 对象之间的关系。例如，您可以检查两个对象是否相等，这可以通过 ==（双等号）来完成。一个在两侧都为 TRUE 的逻辑运算会返回逻辑值 TRUE，因为 TRUE 等于 TRUE，如下所示。

TRUE == TRUE

TRUE

但是，如果一侧为 TRUE 而另一侧为 FALSE，输出将得到逻辑值 FALSE。

TRUE == FALSE

FALSE

除了逻辑变量，您还可以检查其他类型的相等性。

让我们比较字符串和数字。

100 == 100

TRUE

100 == 200

FALSE

'tutorial' == 'R'

FALSE
  • 与等号相反的是不等运算符，它由 !- 号表示（感叹号加等号的组合）。

现在，之前结果为 FALSE 的条件都会变成 TRUE，来看看吧！

100 != 200

TRUE

'tutorial' != 'R'

TRUE

TRUE != FALSE

TRUE

类似地，不等运算符也可用于数值以及其他 R 对象，如矩阵、向量和列表。

  • 如果您想检查给定两个 R 对象中，哪个大于或小于另一个呢？当然可以，使用简单的 < 和 > 符号（小于号和大于号）。

    先看一个数值示例。

2 > 10

FALSE

-200 < 0

TRUE

如您所见，$2$ 不大于 $10$，而 $-200$ 小于 $0$ 这是不言自明的。那么字符串或字符呢？我们来看看如何实现。

看起来 R 在判断哪个字符串或字符更大时，会优先考虑字母顺序。

在下面的示例中，按字母顺序 t 位于 R 之后；因此，t 大于 R。

'tutorial' > 'RRRRRRRRR'

TRUE

需要注意的是，在 R 以及几乎所有编程语言中，TRUE 在数值上被解释为 1，FALSE 为 0。因此基于这一对应关系，TRUE 会大于 FALSE。

TRUE > FALSE

TRUE
  • 您还可以检查一个 R 对象是否大于等于 (>=)（或小于等于 <=）另一个 R 对象。为此，可以将小于或大于号与等号组合使用。这意味着只要两种条件之一（小于等于 / 大于等于）为 TRUE，整个条件就为 TRUE。
5 >= 5 # 5 不大于 5 但相等，因此返回 TRUE。

TRUE

5 >= 10

FALSE

您可以在这篇 DataCamp 教程中了解 R 的数据类型。它展示了 R 在处理列表、矩阵和向量方面非常出色。

那么 R 的比较运算符能处理 R 向量吗？让我们来找出答案。

例如，您有一个行向量，记录了过去 10 天里您最近的 datacamp 教程获得的浏览量。现在，您想找出在哪些天的浏览量大于等于 100。您可以直接使用大于号来实现。

datacamp_views <- c(100,20,5,200,60,88,190,33,290,64)

length(datacamp_views)

10

datacamp_views >= 100
  1. TRUE
  2. FALSE
  3. FALSE
  4. TRUE
  5. FALSE
  6. FALSE
  7. TRUE
  8. FALSE
  9. TRUE
  10. FALSE

如上面的输出所示，第 1、4、7 和第 9 个结果为 TRUE，说明这些天的浏览量大于等于 100。

类似地，您也可以比较两个向量，甚至两 个矩阵。

youtube_views <- c(10,20,1000,64,100,9,19,3,90,4)

通过这种方式，您可以构建一个简洁的应用，找出何时您的 datacamp 教程浏览量超过了您的 youtube 视频浏览量，反之亦然。

在 R 中的工作方式是按元素比较两个向量。例如，在下面的输出中，如果您比较两个向量的第一个元素，可以看到 DataCamp 浏览量向量的值为 100，而另一个向量的值为 10，因此返回 TRUE。

datacamp_views > youtube_views
  1. TRUE
  2. FALSE
  3. FALSE
  4. TRUE
  5. FALSE
  6. TRUE
  7. TRUE
  8. TRUE
  9. TRUE
  10. TRUE

我们快速比较两个算式。如果您还记得小学数学，有一个规则叫 BODMAS（或 PEMDAS），即括号、次方、除法、乘法、加法和减法的先后顺序，任何数学表达式都按此规则求解。因此，您将用同样的规则来求解下面两个 R 表达式。

-6 * 5 + 2 >= -10 + 1 # 左侧将先进行乘法，再根据 BODMAS 进行加法

FALSE

比较矩阵

R 在比较时处理不同数据结构的能力并不限于向量。矩阵与关系运算符也能无缝协作！

与上一个示例中的向量不同，现在将 DataCamp 和 YouTube 的数据存储在名为 views 的矩阵中。第一行包含 DataCamp 信息；第二行包含 YouTube 信息。您将使用 R 内置的 matrix 函数，借助前一个示例中创建的 datacamp 和 youtube 向量来创建矩阵。

datacamp_views <- c(100,20,5,200,60,88,190,33,290,64)

youtube_views <- c(10,20,1000,64,100,9,19,3,90,4)

views <- matrix(c(datacamp_views, youtube_views), nrow = 2, byrow = TRUE)

views
一个 2 × 10、类型为 dbl 的矩阵
10020520060881903329064
10201000641009193904

来找出 datacamp 和 youtube 的浏览量都等于 20 的时候。

views == 20
一个 2 × 10、类型为 lgl 的矩阵
FALSETRUEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSE
FALSETRUEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSEFALSE

很好！您已经了解了关系运算符的工作方式，下面进入逻辑运算符。

逻辑运算符

R 通过以下逻辑运算符，帮助您组合关系运算符的结果：

  • AND（&）运算符
  • OR（|）运算符
  • NOT（!）运算符

我们逐一来看。

  • AND 运算符：与其他编程语言一样，R 的 AND 运算符接收两个逻辑值，且仅当二者都为真时返回 TRUE，否则返回 FALSE。
AND 运算符真值表
AND 运算符真值表

来看一些不言自明的示例。

TRUE & TRUE # 1.1 = 1

TRUE

TRUE & FALSE # 1.0 = 0

FALSE

FALSE & FALSE # 0.0 = 0

FALSE

FALSE & TRUE # 0.1 = 0

FALSE

类似地，您可以不直接使用上面的逻辑值，而是将比较运算的结果与这些运算符结合使用。

x <- 100

x < 200 & x >= 100  # 由于 x 小于 200 且大于等于 100，因此返回 TRUE。

TRUE

x < 200 & x > 100 # 该式为 FALSE，因为第二个比较（x 大于 100）为假。

FALSE
  • OR 运算符：OR 运算符与 AND 运算符相似，但主要区别在于，只要其使用的逻辑值中有一个为 TRUE，整个 OR 表达式就为 TRUE。
OR 运算符真值表
OR 运算符真值表

来看一些不言自明的示例。

TRUE | TRUE # 1 + 1 = 1

TRUE

TRUE | FALSE # 1 + 0 = 0

TRUE

FALSE | FALSE # 0 + 0 = 0

FALSE

FALSE | TRUE # 0 + 1 = 0

TRUE

我们使用与上面相同的数值示例，但这次结果会不同。

x <- 100

x < 200 | x > 100 # 该式为 TRUE，因为第一个比较（x 小于 200）为真。

TRUE
  • NOT 运算符：这是最容易理解的运算符，它只是将所作用的逻辑值取反，或者您可以将其视为逻辑值的相反值。
NOT 运算符真值表
NOT 运算符真值表

来看一些示例！

a = 1

!a # 返回 false，因为 a 的非为 0，即 FALSE。

FALSE

a = 0

!a # 类似上例，返回 TRUE，因为 a = 0，a 的非为 1。

TRUE

看看在处理 R 内置函数时，NOT 运算符在哪些情况下有用。

is.numeric(5) # 返回 TRUE，因为 5 是数值型

TRUE

!is.numeric(5) # 对上述结果取反将返回 FALSE

FALSE

is.numeric('aditya')

FALSE

下面的示例在您处理混合了数值和字符串的数据时会很有用，例如从列表中过滤掉字符串/字符，仅保留数值数据。

!is.numeric('aditya')

TRUE

最后，看看逻辑运算符在向量和矩阵上的作用。

a <- c(FALSE, TRUE, FALSE)

b <- c(TRUE, TRUE, FALSE)

a & b # AND 运算符
  1. FALSE
  2. TRUE
  3. FALSE
a | b # OR 运算符
  1. TRUE
  2. TRUE
  3. FALSE

基于上述两个输出，很明显，与关系运算符中的向量类似，逻辑运算符同样按元素执行操作。

不过，NOT 运算符一次只能应用于单个向量，或应用于两个向量运算的结果。

!a
  1. TRUE
  2. FALSE
  3. TRUE
!b
  1. FALSE
  2. FALSE
  3. TRUE

在下面的示例中，NOT 运算符位于括号外，这意味着它作用于 a 与 b 的结果。下面的运算也可称为 NOR（Not-OR）运算符。

!(a | b) # NOR 运算符
  1. FALSE
  2. FALSE
  3. TRUE

在进入条件语句之前，做一个小练习。

您仍然有上面定义的 datacamp 教程浏览量向量。使用 R 的 tail 方法提取最后一个元素。

last <- tail(datacamp_views,1)
print (last)

[1] 64

看看最后一个元素是小于 100 还是大于 100。

last < 100 | last > 100

TRUE

由于最后一个元素小于 100，其中一个表达式满足条件，因此返回 TRUE。

让我们进入本教程的最后一个主题：条件语句！

条件语句

到目前为止，您已经学习了关系运算符，它告诉您 R 对象之间的关系；以及逻辑运算符，它允许您组合逻辑值。R 提供了一种方式，将这些运算符组合起来，并使用结果来改变 R 脚本的行为。基于此，我们来了解 if 和 else 语句。

if 条件的语法如下：if(condition){ // expression }。if 语句接收一个条件输入（小括号内），它可以基于关系或逻辑运算符；如果该条件为 TRUE，则会执行与该条件关联的 R 代码（花括号内）。很简单吧？

我们用一个示例来理解。

假设您有一个变量 x 等于 -10，现在，您将设置一个条件，检查 x 是否大于 0，并用 NOT 运算符对其取反。由于条件为 TRUE，花括号内的 R 代码会被执行。

x <- -10

if (!x > 0){
    print("x is a negative number")
}

[1] "x is a negative number"

但是，如果去掉 NOT 运算符，则条件将变为 FALSE，花括号内的代码不会执行。

if (x > 0){
    print("x is a positive number")
}

现在通过语法来理解 else 语句。if(condition){ // expression1 }else{ // expression2 }。与 if 语句不同，else 语句不需要显式条件，它必须与 if 语句配合使用。仅当 if 语句的条件不为 TRUE 时，才会执行与 else 语句关联的 R 代码。

我们用同一个 if 语句示例来理解 else 语句。

x <- -10

if (x > 0){
    print("x is a positive number")
}else{
    print("x is a negative number")
}

[1] "x is a negative number"

在上面的示例中，由于 if 语句不成立，因此执行了 else 语句。

与 if 和 else 语句类似，还有位于二者之间的 else if 语句。当 if 语句条件不满足时，它会被执行。简而言之，else 语句优先级最低。if(condition){ // expression1 }else if(condition){ // expression2 }else{ // expression3 }

x <- 0

if (x > 0){
    print("x is a positive number")
}else if (x == 0){
    print("x is zero")
}else{
    print("x is a negative number")
}

[1] "x is zero"

我们使用 else if 语句的原因之一，是当手头的条件并非互斥时，意味着它们可能同时发生。我们用一个示例来看。

x <- 12

if (x %% 3 == 0){
    print("x is divisible by 3")
}else if (x %% 4 == 0){
    print("x is divisible by 4")
}else{
    print("x is neither divisible by 3 nor by 4")
}

[1] "x is divisible by 3"

在上例中，if 条件为 TRUE，R 便退出该控制结构并不再执行后续语句，即使 else if 条件也会计算为 TRUE，它也不会被执行。不过，如果您用另一个独立的 if 条件替代 else if，那么它也会被执行。

结论

恭喜您完成本教程。

本教程是对 R 编程语言感兴趣的初学者的良好起点。一个不错的练习是，将关系与逻辑运算符作为条件应用到条件语句中。

在 R 中仍有尚未涉及的话题，如 R 的实用工具以及使用 R 进行机器学习，我们将在后续教程中进行讲解，敬请期待！

如对本教程有任何疑问，欢迎在下方评论区留言。

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主题

R数据科学