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R 數據重塑

合并数据框

R 语言合并数据框使用 merge() 函数。

merge() 函数语法格式如下:

# S3 方法
merge(x, y, …)
# data.frame 的 S3 方法 
merge(x, y, by = intersect(names(x), names(y)),
      by.x = by, by.y = by, all = FALSE, all.x = all, all.y = all,
      sort = TRUE, suffixes = c(".x",".y"), no.dups = TRUE,
      incomparables = NULL, ...)

Spiegazione dei parametri comuni:

  • x, y: data frame

  • by, by.x, by.y: specifica il nome della colonna di matching tra due data frame, per impostazione predefinita utilizza il nome della colonna identico nei due data frame.

  • all: valore logico; all = L è l'abbreviazione di all.x = L e all.y = L, L può essere TRUE o FALSE.

  • all.x: valore logico, predefinito a FALSE. Se impostato a TRUE, mostra le righe corrispondenti in x, anche se in y non ci sono corrispondenze corrispondenti, le righe mancanti in y vengono rappresentate con NA.

  • all.y: valore logico, predefinito a FALSE. Se impostato a TRUE, mostra le righe corrispondenti in y, anche se in x non ci sono corrispondenze corrispondenti, le righe mancanti in x vengono rappresentate con NA.

  • sort: valore logico, indica se ordinare le colonne.

La funzione merge() è molto simile alla funzione JOIN di SQL:

  • Natural join o INNER JOIN:如果表中有至少一个匹配,则返回行

  • Left outer join o LEFT JOIN:即使右表中没有匹配,也从左表返回所有的行

  • Right outer join o RIGHT JOIN:即使左表中没有匹配,也从右表返回所有的行

  • Full outer join o FULL JOIN:只要其中一个表中存在匹配,则返回行

# DATA FRAME 1
df1 = data.frame(SiteId = c(1:6), Site = c("Google","w3codebox","Taobao","Facebook","Zhihu","Weibo"))
# DATA FRAME 2
df2 = data.frame(SiteId = c(2, 4, 6, 7, 8), Country = c("CN","USA","CN","USA","IN")) 
# JOIN INTERNO 
df1 = merge(x=df1, y=df2, by="SiteId")
print("----- INNER JOIN -----")
print(df1)
# FULL JOIN
df2 = merge(x=df1,y=df2,by="SiteId",all=TRUE)
print("----- FULL JOIN -----")
print(df2)
# LEFT JOIN
df3 = merge(x=df1,y=df2,by="SiteId",all.x=TRUE)
print("----- LEFT JOIN -----")
print(df3)
# RIGHT JOIN
df4 = merge(x=df1,y=df2,by="SiteId",all.y=TRUE)
print("----- RIGHT JOIN -----")
print(df4)

執行以上代碼輸出結果為:

[1] "----- INNER JOIN -----"
  SiteId     Site Country
1      2   w3codebox      CN
2      4 Facebook     USA
3      6    Weibo      CN
[1] "----- FULL JOIN -----"
  SiteId     Site Country.x Country.y
1      2   w3codebox        CN        CN
2      4 Facebook       USA       USA
3      6    Weibo        CN        CN
4      7     <NA>      <NA>       USA
5      8     <NA>      <NA>        IN
[1] "----- LEFT JOIN -----"
  SiteId   Site.x Country   Site.y Country.x Country.y
1      2   w3codebox      CN   w3codebox        CN        CN
2      4 Facebook     USA Facebook       USA       USA
3      6    Weibo    CN    Weibo    CN    CN
[1] "----- RIGHT JOIN -----"
  SiteId   Site.x Country   Site.y Country.x Country.y
1      2   w3codebox      CN   w3codebox        CN        CN
2      4 Facebook     USA Facebook       USA       USA
3      6    Weibo    CN    Weibo    CN    CN
4      7    Weibo    CN    Weibo    CN    CN
5      8     <NA>    <NA>      <NA>      <NA>      IN

integrazione e divisione dei dati

R lingua utilizzata melt() e cast() funzioni per integrare e dividere i dati.

  • melt(): trasformazione dei dati dal formato largo al formato lungo.

  • cast(): trasformazione dei dati dal formato lungo al formato largo.

La seguente figura illustra bene le funzioni melt() e cast() (i successivi esempi saranno illustrati in dettaglio):

melt() mette ogni colonna del set di dati in una colonna, la sintassi della funzione è:

melt(data, ..., na.rm = FALSE, value.name = "value")

Spiegazione dei parametri:

  • data: set di dati.

  • ...: passare altri parametri a metodi diversi o ricevere altri parametri da metodi diversi.

  • na.rm: eliminare i valori NA dal set di dati.

  • value.name nome variabile, utilizzato per memorizzare i valori.

Prima di eseguire le seguenti operazioni, installiamo i pacchetti dipendenti:

# Installazione delle librerie, MASS contiene molte funzioni, strumenti e set di dati statistici
install.packages("MASS", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/") 
  
# melt() e cast() funzioni devono essere in libreria 
install.packages("reshape2", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/") 
install.packages("reshape", repos = "https://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/")

Esempio di test:

# Carica le librerie
library(MASS) 
library(reshape2) 
library(reshape) 
  
# Creazione della tabella di dati
id <- c(1, 1, 2, 2) 
time <- c(1, 2, 1, 2) 
x1 <- c(5, 3, 6, 2) 
x2 <- c(6, 5, 1, 4) 
mydata <- data.frame(id, time, x1, x2) 
  
# Dataset originale
cat("Dataset originale:\n") 
print(mydata) 
# Integrazione
md <- melt(mydata, id = c("id","time")) 
  
cat("\nIntegrazione:\n") 
print(md)

執行以上代碼輸出結果為:

Dataset originale:
id time x1 x2
1  1    1  5  6
2  1    2  3  5
3  2    1  6  1
4  2    2  2  4
Integrazione:
id time variable value
1  1    1       x1     5
2  1    2       x1     3
3  2    1       x1     6
4 2 2 2 x1 2
5 1 1 2 x2 6
6 1 2 2 x2 5
7 2 1 2 x2 1
8 2 2 2 x2 4

La funzione cast() viene utilizzata per ripristinare i dati combinati, dcast() restituisce una tabella di dati, acast() restituisce un vettore/matrice/array.

Sintassi della funzione cast():

dcast(
  data,
  formula,
  fun.aggregate = NULL,
  ...
  margins = NULL,
  subset = NULL,
  fill = NULL,
  drop = TRUE,
  value.var = guess_value(data)
)
acast(
  data,
  formula,
  fun.aggregate = NULL,
  ...
  margins = NULL,
  subset = NULL,
  fill = NULL,
  drop = TRUE,
  value.var = guess_value(data)
)

Spiegazione dei parametri:

  • data: tabella di dati da combinare.

  • formula: formato dei dati rimescolati, simile a x ~ y, x è il tag delle righe, y è il tag delle colonne.

  • fun.aggregate: funzione di aggregazione, utilizzata per elaborare i valori di value.

  • margins: vettore di nomi di variabili (può includere "grand_col" e "grand_row"), utilizzato per calcolare i margini, impostare TRUE per calcolare tutti i margini.

  • subset: filtra i risultati con condizioni, formato simile a subset = .(variable == "length").

  • drop: se conservare i valori di default.

  • value.var: segue il campo da trattare.

# Carica le librerie
library(MASS) 
library(reshape2) 
library(reshape) 
  
# Creazione della tabella di dati
id <- c(1, 1, 2, 2) 
time <- c(1, 2, 1, 2) 
x1 <- c(5, 3, 6, 2) 
x2 <- c(6, 5, 1, 4) 
mydata <- data.frame(id, time, x1, x2) 
# Integrazione
md <- melt(mydata, id = c("id","time")) 
# Stampa il set di dati ricastato utilizzando la funzione cast() 
cast.data <- cast(md, id ~ variable, mean) 
  
print(cast.data) 
  
cat("\n") 
time.cast <- cast(md, time~variable, mean) 
print(time.cast) 
cat("\n") 
id.time <- cast(md, id~time, mean) 
print(id.time) 
cat("\n") 
id.time.cast <- cast(md, id+time~variable) 
print(id.time.cast) 
cat("\n") 
id.variable.time <- cast(md, id+variable~time) 
print(id.variable.time) 
cat("\n") 
id.variable.time2 <- cast(md, id~variable+time) 
print(id.variable.time2)

執行以上代碼輸出結果為:

id x1  x2
1  1  4 5.5
2  2  4 2.5
  time  x1  x2
1    1 5.5 3.5
2    2 2.5 4.5
  id   1 2
1  1 5.5 4
2  2 3.5 3
  id time x1 x2
1  1    1  5  6
2  1    2  3  5
3  2    1  6  1
4  2    2  2  4
  id variable 1 2
1  1       x1 5 3
2  1       x2 6 5
3  2       x1 6 2
4  2       x2 1 4
  id x1_1 x1_2 x2_1 x2_2
1  1    5    3    6    5
2  2    6    2    1    4