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数据结构 - 数据框 - 表格型数据的存储与处理
数据结构 - 数据框 - 表格型数据的存储与处理
一、引言
在数据分析和统计领域，数据通常以表格的形式存在。R 语言中的数据框（data frame）就是专门用于存储和处理这类表格型数据的重要数据结构。数据框类似于电子表格或数据库中的表，每一列可以是不同的数据类型（如数值型、字符型、逻辑型等），而每一行则代表一个观测值。本文将深入探讨数据框的创建、访问、修改以及常见的处理操作，并通过实际的代码演示来加深理解。
二、数据框的创建
2.1 使用 data.frame() 函数创建
data.frame() 是创建数据框最常用的函数，我们可以通过指定列名和对应的数据来创建一个数据框。
# 创建一个简单的数据框students <- data.frame(Name = c("Alice", "Bob", "Charlie"),Age = c(20, 21, 22),Gender = c("Female", "Male", "Male"))# 查看数据框print(students)
上述代码创建了一个名为 students 的数据框，包含三列：Name（字符型）、Age（数值型）和 Gender（字符型）。运行代码后，会输出如下结果：
Name Age Gender1 Alice 20 Female2 Bob 21 Male3 Charlie 22 Male
2.2 从外部文件读取数据创建
除了手动创建，我们还可以从外部文件（如 CSV 文件）读取数据来创建数据框。
# 读取 CSV 文件data <- read.csv("data.csv")# 查看数据框的基本信息str(data)
这里假设当前工作目录下存在一个名为 data.csv 的文件。read.csv() 函数会将 CSV 文件的内容读取为一个数据框，str() 函数用于查看数据框的基本信息，包括列名、数据类型和行数等。
三、数据框的访问
3.3 按列名访问
可以使用 $ 符号或 [[]] 来按列名访问数据框的某一列。
# 使用 $ 符号访问 Age 列ages <- students$Ageprint(ages)# 使用 [[]] 访问 Gender 列genders <- students[["Gender"]]print(genders)
3.4 按行和列索引访问
使用 [行索引, 列索引] 的方式可以访问数据框中的特定元素或子集。
# 访问第 2 行第 3 列的元素element <- students[2, 3]print(element)# 访问第 1 行和第 3 行的所有列subset_rows <- students[c(1, 3), ]print(subset_rows)# 访问第 2 列和第 3 列的所有行subset_cols <- students[, c(2, 3)]print(subset_cols)
四、数据框的修改
4.1 修改列名
可以使用 names() 函数来修改数据框的列名。
# 修改列名names(students) <- c("StudentName", "StudentAge", "StudentGender")print(students)
4.2 添加新列
可以通过赋值的方式为数据框添加新列。
# 添加新列：成绩students$Score <- c(85, 90, 78)print(students)
4.3 删除列
可以使用 NULL 赋值的方式删除数据框中的某一列。
# 删除 Score 列students$Score <- NULLprint(students)
五、数据框的常见处理操作
5.1 排序
使用 order() 函数可以对数据框按某一列进行排序。
# 按年龄升序排序sorted_students <- students[order(students$StudentAge), ]print(sorted_students)
5.2 筛选
可以使用逻辑条件来筛选数据框中的数据。
# 筛选出年龄大于 20 的学生filtered_students <- students[students$StudentAge > 20, ]print(filtered_students)
5.3 汇总统计
使用 summary() 函数可以对数据框进行汇总统计。
# 汇总统计summary(students)
六、总结
| 操作 | 描述 | 示例代码 |
|---|---|---|
| 创建数据框 | 使用 data.frame() 函数或从外部文件读取 |
students <- data.frame(Name = c("Alice", "Bob"), Age = c(20, 21)) |
| 访问数据框 | 按列名或行和列索引 | students$Age 或 students[1, 2] |
| 修改数据框 | 修改列名、添加或删除列 | names(students) <- c("NewName", "NewAge") 或 students$Score <- c(80, 90) |
| 处理操作 | 排序、筛选、汇总统计 | students[order(students$Age), ] 或 students[students$Age > 20, ] 或 summary(students) |
数据框是 R 语言中处理表格型数据的核心数据结构，掌握数据框的创建、访问、修改和处理操作对于数据分析和统计工作至关重要。通过本文的介绍和代码演示，希望读者能够对数据框有更深入的理解和掌握。