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R语言dataframe的常用操作总结

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前言：近段时间学习R语言用到最多的数据格式就是data.frame，现对data.frame常用操作进行总结，其中函数大部分来自dplyr包，该包由Hadley Wickham所作，主要用于数据的清洗和整理。

一、创建

data.frame创建较为容易，调用data.frame函数即可。本文创建一个关于学生成绩的数据框，接下来大部分操作都对该数据框进行，其中学生成绩随机产生

> library(dplyr) #导入dplyr包
> options(digits = 0) #保留整数
> set.seed(1) #设置种子函数
> df <- data.frame(ID = 1:12, #ID
+ Class = rep(c(1,2,3),4), #班级
+ Chinese = runif(12,min = 0,max = 100), #语文
+ Math = runif(12,min = 0,max = 100), #数学
+ English = runif(12,min = 0,max = 100)) #英语
> for (i in 1:ncol(df)) {
+ df[,i] <- as.integer(df[,i]) #将每列类型变为integer型
+ }

df结果如下

> df
ID Class Chinese Math English
1 1 1 26 68 26
2 2 2 37 38 38
3 3 3 57 76 1
4 4 1 90 49 38
5 5 2 20 71 86
6 6 3 89 99 34
7 7 1 94 38 48
8 8 2 66 77 59
9 9 3 62 93 49
10 10 1 6 21 18
11 11 2 20 65 82
12 12 3 17 12 66

二、 查询

1、查询某一行或某一列

可通过 data.frame[行号,] 或者 data.frame[,列号] 操作完成

其中 data.frame[行号,] 得到的类型是数据框

而 data.frame[,列号] 得到的类型是该列的类型

> df[2,]
ID Class Chinese Math English
2 2 2 37 38 38
> df[,4]
[1] 68 38 76 49 71 99 38 77 93 21 65 12

查询某一列还可以通过 data.frame$列名 操作完成

> df$Chinese
[1] 26 37 57 90 20 89 94 66 62 6 20 17

data.frame[列号] 得到一个仅包含该列内容的数据框

> df[3]
Chinese
1 26
2 37
3 57
4 90
5 20
6 89
7 94
8 66
9 62
10 6
11 20
12 17

若要查找符合条件的行，可采用 which() 函数，得到的类型是数据框

> df[which(df$ID == 4),]
ID Class Chinese Math English
4 4 1 90 49 38

2、查询某一个值

可通过 data.frame[行号，列号] 或 data.frame[行号，‘列名’] 操作完成

> df[3,4]
[1] 76
> df[3,'Math']
[1] 76

若查找符合条件的值，可采用 which() 函数

> df[which(df$Chinese == 57),'Math'] #查询语文成绩为57的同学的数学成绩
[1] 76
> df[which(df$Class == 2),'English'] #查询班级号为2的同学的英语成绩
[1] 38 86 59 82

三、修改

1、修改某一行或列

> df[1,] <- c(1,2,65,59,73) #修改第一行
#修改英语成绩
> df[,'English'] <- c(23,45,67,87,34,46,87,95,43,76,23,94)

修改后结果为(1号同学英语成绩先由26修改为73，再修改为23)

> df
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 57 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 6 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 17 12 94

2、修改某一个值

直接将需要修改后的值赋给上述查询某一个值的操作即可

> df[3,'Chinese'] <- 65 #将3号同学的语文成绩修改为65
#将语文成绩低于20的同学的语文成绩修改为20
> df[which(df$Chinese < 20),'Chinese'] <- 20
> df
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

3、修改行列名

可用rownames()及colnames()得到数据框的行列名，rownames(data.frame)[行号] 或 colnames(data.frame)[列号] 可得到指定位置的行名或者列名，若修改直接赋值给该变量即可

> colnames(df) #查询列名
[1] "ID" "Class" "Chinese" "Math" "English"
> colnames(df)[4] #查询第4列列名
[1] "Math"
> colnames(df)[4] <- "math" #修改第4列列名为math
#修改列名
> colnames(df) <- c("ID","Class","Chinese","Math","English")

四、删除

删除行或列，仅需要选出该数据框的部分行或列，然后将其赋给该变量即可，其中在列号或行号前添加-表示不选该行或该列，在这里，为了方便接下来的操作，我们将选出后的数据框赋给其他变量，要实现删除操作应当将选出后的数据框赋给自己

#选出df第1、3、5列 ( df <- df[,c(1,3,5)] )
> df.tmp <- df[,c(1,3,5)]
> df.tmp
ID Chinese English
1 1 65 23
2 2 37 45
3 3 65 67
4 4 90 87
5 5 20 34
6 6 89 46
7 7 94 87
8 8 66 95
9 9 62 43
10 10 20 76
11 11 20 23
12 12 20 94
#删除df第3行 ( df <- df[-3,] )
> df.tmp <- df[-3,]
> df.tmp
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

五、添加

1、添加行

data.frame[新行号,] <- 行值

> df[13,] <- c(13,2,62,19,38) #新增13行数据
> df
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94
13 13 2 62 19 38

若想对行进行复制，可以采用重复行号的方法

> df <- df[c(1,1:12),] #复制第1行1次
> df
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
1.1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

可使用rep()函数方便进行多行的复制

> df <- df[rep(1:12,each = 2),] #对每行数据复制1次
> df
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
1.1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
2.1 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
3.1 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
4.1 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
5.1 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
6.1 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
7.1 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
8.1 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
9.1 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
10.1 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
11.1 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94
12.1 12 3 20 12 94

还可采用rbind()函数，后续会有示例

2、添加列

data.frame$新列名 <- 列值

> df$Physics <- c(23,34,67,23,56,67,78,23,54,56,67,34)
> df
ID Class Chinese Math English Physics
1 1 2 65 59 23 23
2 2 2 37 38 45 34
3 3 3 65 76 67 67
4 4 1 90 49 87 23
5 5 2 20 71 34 56
6 6 3 89 99 46 67
7 7 1 94 38 87 78
8 8 2 66 77 95 23
9 9 3 62 93 43 54
10 10 1 20 21 76 56
11 11 2 20 65 23 67
12 12 3 20 12 94 34

data.frame[,新列号] <- 列值

> df[,7] <- c(1:12)
> df
ID Class Chinese Math English Physics V7
1 1 2 65 59 23 23 1
2 2 2 37 38 45 34 2
3 3 3 65 76 67 67 3
4 4 1 90 49 87 23 4
5 5 2 20 71 34 56 5
6 6 3 89 99 46 67 6
7 7 1 94 38 87 78 7
8 8 2 66 77 95 23 8
9 9 3 62 93 43 54 9
10 10 1 20 21 76 56 10
11 11 2 20 65 23 67 11
12 12 3 20 12 94 34 12

还可用dplyr包中的mutate()函数

> mutate(df,Chemistry = Chinese + Math + English + Physics)
ID Class Chinese Math English Physics V7 Chemistry
1 1 2 65 59 23 23 1 170
2 2 2 37 38 45 34 2 154
3 3 3 65 76 67 67 3 275
4 4 1 90 49 87 23 4 249
5 5 2 20 71 34 56 5 181
6 6 3 89 99 46 67 6 301
7 7 1 94 38 87 78 7 297
8 8 2 66 77 95 23 8 261
9 9 3 62 93 43 54 9 252
10 10 1 20 21 76 56 10 173
11 11 2 20 65 23 67 11 175
12 12 3 20 12 94 34 12 160

还可采用cbind()函数，后续会有示例

六、dplyr包常用函数

> df #原数据
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

1、arrange() 排序

arrange(.data, ...)

arrange(.data, ..., .by_group = FALSE)

> arrange(df,Chinese) #按语文成绩由小到大排序
ID Class Chinese Math English
1 5 2 20 71 34
2 10 1 20 21 76
3 11 2 20 65 23
4 12 3 20 12 94
5 2 2 37 38 45
6 9 3 62 93 43
7 1 2 65 59 23
8 3 3 65 76 67
9 8 2 66 77 95
10 6 3 89 99 46
11 4 1 90 49 87
12 7 1 94 38 87

函数中第一个是待排序的数据框，之后依次是变量，且变量优先级逐渐降低，如语文、数学成绩进行排序

> arrange(df,Chinese,Math) #依次按语文、数学成绩由小到大排序
ID Class Chinese Math English
1 12 3 20 12 94
2 10 1 20 21 76
3 11 2 20 65 23
4 5 2 20 71 34
5 2 2 37 38 45
6 9 3 62 93 43
7 1 2 65 59 23
8 3 3 65 76 67
9 8 2 66 77 95
10 6 3 89 99 46
11 4 1 90 49 87
12 7 1 94 38 87

若想由大到小排序，使用desc()函数

> arrange(df,desc(Chinese)) #按语文成绩由大到小排序
ID Class Chinese Math English
1 7 1 94 38 87
2 4 1 90 49 87
3 6 3 89 99 46
4 8 2 66 77 95
5 1 2 65 59 23
6 3 3 65 76 67
7 9 3 62 93 43
8 2 2 37 38 45
9 5 2 20 71 34
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

2、distinct()函数 去重

distinct(.data, ..., .keep_all = FALSE)

> df1 <- df[rep(1:nrow(df),each = 2),] #将df每行复制1次
> df1
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
1.1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
2.1 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
3.1 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
4.1 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
5.1 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
6.1 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
7.1 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
8.1 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
9.1 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
10.1 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
11.1 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94
12.1 12 3 20 12 94
> df1 <- distinct(df1) #去除重复的行
> df1
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94

3、group_by()函数 分组     summarise()函数 概括

group_by(.data, ..., add = FALSE, .drop = FALSE)

ungroup(x, ...)

summarise(.data, ...)

group_by()与summarise()函数常连用，用于对不同的分组进行操作,在这里再介绍一个管道函数“%>%”，其作用是把左件的值发送给右件的表达式，并作为右件表达式函数的第一个参数

> df %>%
+ group_by(Class) %>%
+ summarise(max = max(Chinese)) #求出按Class分组每组中语文成绩最高分
# A tibble: 3 x 2
Class max
<dbl> <dbl>
1 1 94
2 2 66
3 3 89

4、filter()函数 筛选

filter(.data, ..., .preserve = FALSE)

选出符合条件的行(返回数据框格式)

> df %>%
+ group_by(Class) %>%
+ filter(Chinese == max(Chinese)) #选出每个班语文成绩最高的学生的信息
# A tibble: 3 x 5
# Groups: Class [3]
ID Class Chinese Math English
<dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl>
1 6 3 89 99 46
2 7 1 94 38 87
3 8 2 66 77 95

5、select()函数 选择

select(.data, ...)

> select(df,ID,Chinese,Math,English) #选出df中ID、语文、数学、英语数据
ID Chinese Math English
1 1 65 59 23
2 2 37 38 45
3 3 65 76 67
4 4 90 49 87
5 5 20 71 34
6 6 89 99 46
7 7 94 38 87
8 8 66 77 95
9 9 62 93 43
10 10 20 21 76
11 11 20 65 23
12 12 20 12 94

6、rbind()函数与cbind()函数 合并

rbind()函数根据行进行合并，cbind()根据列进行合并

#新建数据框df1
> df1 <- data.frame(ID = 13,Class = 2,
Chinese = 65,Math = 26,English = 84)
> df1
ID Class Chinese Math English
1 13 2 65 26 84
> rbind(df,df1) #合并df与df1
ID Class Chinese Math English
1 1 2 65 59 23
2 2 2 37 38 45
3 3 3 65 76 67
4 4 1 90 49 87
5 5 2 20 71 34
6 6 3 89 99 46
7 7 1 94 38 87
8 8 2 66 77 95
9 9 3 62 93 43
10 10 1 20 21 76
11 11 2 20 65 23
12 12 3 20 12 94
13 13 2 65 26 84
> df2 #新建数据框df2
Biological
1 65
2 15
3 35
4 59
5 64
6 34
7 29
8 46
9 32
10 95
11 46
12 23
> cbind(df,df2) #合并df与df2
ID Class Chinese Math English Biological
1 1 2 65 59 23 65
2 2 2 37 38 45 15
3 3 3 65 76 67 35
4 4 1 90 49 87 59
5 5 2 20 71 34 64
6 6 3 89 99 46 34
7 7 1 94 38 87 29
8 8 2 66 77 95 46
9 9 3 62 93 43 32
10 10 1 20 21 76 95
11 11 2 20 65 23 46
12 12 3 20 12 94 23

7、join函数 连接

inner_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, suffix = c(".x", ".y"),...)

left_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, suffix = c(".x", ".y"), ...)

right_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, suffix = c(".x", ".y"),...)

full_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, suffix = c(".x", ".y"), ...)

semi_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, ...)

nest_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, keep = FALSE, name = NULL,...)

anti_join(x, y, by = NULL, copy = FALSE, ...)

join函数类型比较多，这里仅以left_join()函数举例

#新建数据框Class
> Class <- data.frame(Class = c(1,2,3),class = c('一班','二班','三班'))
> Class
Class class
1 1 一班
2 2 二班
3 3 三班
> left_join(df,Class,by = 'Class') #基于Class变量左连接df与Class数据框
ID Class Chinese Math English class
1 1 2 65 59 23 二班
2 2 2 37 38 45 二班
3 3 3 65 76 67 三班
4 4 1 90 49 87 一班
5 5 2 20 71 34 二班
6 6 3 89 99 46 三班
7 7 1 94 38 87 一班
8 8 2 66 77 95 二班
9 9 3 62 93 43 三班
10 10 1 20 21 76 一班
11 11 2 20 65 23 二班
12 12 3 20 12 94 三班

left_join()函数仅保留df对应的Class值的数据

以上是关于data.frame数据框的一点学习总结，如有错误，敬请谅解。