tidyverse初认识

1 第一题 编写代码

利用nycflights13包的flights数据集是2013年从纽约三大机场(JFK、LGA、EWR)起飞的所有航班的准点数据,共336776条记录。

  • 计算纽约三大机场2013起飞航班数和平均延误时间(可使用group_by, summarise函数)

    result_2 <- flights |> 
      group_by(origin) |> 
      summarise(
        航班数 = n(),
        平均延误时间 = mean(dep_delay, na.rm = TRUE)
      )
  • 计算不同航空公司2013从纽约起飞航班数和平均延误时间

    result_3 <- flights |> 
      group_by(carrier) |> 
      summarise(
        航班数 = n(),
        平均延误时间 = mean(dep_delay, na.rm = TRUE)
      )
  • 计算纽约三大机场排名前三个目的地和平均飞行距离(可使用group_by, summarise, arrange, slice_max函数)

    result_4 <- flights |> 
      group_by(origin, dest) |> 
      summarise(
        航班数 = n(),
        平均距离 = mean(distance, na.rm = TRUE)
      ) |> 
      group_by(origin) |> 
      slice_max(order_by = 航班数, n = 3)
    `summarise()` has grouped output by 'origin'. You can override using the
    `.groups` argument.

2 第二题 解释代码

  1. 代码含义:

    tibble(iris) %>% 
      arrange(Species,across(starts_with("Sepal"), desc))
    # A tibble: 150 × 5
       Sepal.Length Sepal.Width Petal.Length Petal.Width Species
              <dbl>       <dbl>        <dbl>       <dbl> <fct>  
     1          5.8         4            1.2         0.2 setosa 
     2          5.7         4.4          1.5         0.4 setosa 
     3          5.7         3.8          1.7         0.3 setosa 
     4          5.5         4.2          1.4         0.2 setosa 
     5          5.5         3.5          1.3         0.2 setosa 
     6          5.4         3.9          1.7         0.4 setosa 
     7          5.4         3.9          1.3         0.4 setosa 
     8          5.4         3.7          1.5         0.2 setosa 
     9          5.4         3.4          1.7         0.2 setosa 
    10          5.4         3.4          1.5         0.4 setosa 
    # ℹ 140 more rows
    #tibble(iris):将iris数据集转换为tibble格式,arrange(Species, across(starts_with("Sepal"), desc):对数据进行排列,首先按照Species列进行升序排序,然后对以"Sepal"开头的列进行降序排序,across(starts_with("Sepal")):选择所有以"Sepal"开头的列。
  2. 代码含义:

    starwars %>% 
      group_by(gender) %>% 
      filter(mass > mean(mass, na.rm = TRUE))
    # A tibble: 15 × 14
    # Groups:   gender [3]
       name    height   mass hair_color skin_color eye_color birth_year sex   gender
       <chr>    <int>  <dbl> <chr>      <chr>      <chr>          <dbl> <chr> <chr> 
     1 Darth …    202  136   none       white      yellow          41.9 male  mascu…
     2 Owen L…    178  120   brown, gr… light      blue            52   male  mascu…
     3 Beru W…    165   75   brown      light      blue            47   fema… femin…
     4 Chewba…    228  112   brown      unknown    blue           200   male  mascu…
     5 Jabba …    175 1358   <NA>       green-tan… orange         600   herm… mascu…
     6 Jek To…    180  110   brown      fair       blue            NA   <NA>  <NA>  
     7 IG-88      200  140   none       metal      red             15   none  mascu…
     8 Bossk      190  113   none       green      red             53   male  mascu…
     9 Ayla S…    178   55   none       blue       hazel           48   fema… femin…
    10 Gregar…    185   85   black      dark       brown           NA   <NA>  <NA>  
    11 Lumina…    170   56.2 black      yellow     blue            58   fema… femin…
    12 Zam We…    168   55   blonde     fair, gre… yellow          NA   fema… femin…
    13 Shaak …    178   57   none       red, blue… black           NA   fema… femin…
    14 Grievo…    216  159   none       brown, wh… green, y…       NA   male  mascu…
    15 Tarfful    234  136   brown      brown      blue            NA   male  mascu…
    # ℹ 5 more variables: homeworld <chr>, species <chr>, films <list>,
    #   vehicles <list>, starships <list>
    #starwars:这是一个内置的数据集,包含了《星球大战》系列电影中的角色信息,group_by(gender):按照gender列对数据进行分组,filter(mass > mean(mass, na.rm = TRUE)):筛选出mass(体重)大于该性别组平均体重的行,mean(mass, na.rm = TRUE):计算每组中mass列的平均值,na.rm = TRUE表示忽略缺失值。
  3. 代码含义:

    starwars %>%
      select(name, homeworld, species) %>%
      mutate(across(!name, as.factor))
    # A tibble: 87 × 3
       name               homeworld species
       <chr>              <fct>     <fct>  
     1 Luke Skywalker     Tatooine  Human  
     2 C-3PO              Tatooine  Droid  
     3 R2-D2              Naboo     Droid  
     4 Darth Vader        Tatooine  Human  
     5 Leia Organa        Alderaan  Human  
     6 Owen Lars          Tatooine  Human  
     7 Beru Whitesun Lars Tatooine  Human  
     8 R5-D4              Tatooine  Droid  
     9 Biggs Darklighter  Tatooine  Human  
    10 Obi-Wan Kenobi     Stewjon   Human  
    # ℹ 77 more rows
    #select(name, homeworld, species):从starwars数据集中选择name、homeworld和species三列,mutate(across(!name, as.factor)):对除了name列之外的所有列(即homeworld和species)进行类型转换,将它们转换为因子(factor)类型。
  4. 代码含义:

    tibble(mtcars) %>%
      group_by(vs) %>%
      mutate(hp_cut = cut(hp, 3)) %>%
      group_by(hp_cut)
    # A tibble: 32 × 12
    # Groups:   hp_cut [6]
         mpg   cyl  disp    hp  drat    wt  qsec    vs    am  gear  carb hp_cut     
       <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <dbl> <fct>      
     1  21       6  160    110  3.9   2.62  16.5     0     1     4     4 (90.8,172] 
     2  21       6  160    110  3.9   2.88  17.0     0     1     4     4 (90.8,172] 
     3  22.8     4  108     93  3.85  2.32  18.6     1     1     4     1 (75.7,99.3]
     4  21.4     6  258    110  3.08  3.22  19.4     1     0     3     1 (99.3,123] 
     5  18.7     8  360    175  3.15  3.44  17.0     0     0     3     2 (172,254]  
     6  18.1     6  225    105  2.76  3.46  20.2     1     0     3     1 (99.3,123] 
     7  14.3     8  360    245  3.21  3.57  15.8     0     0     3     4 (172,254]  
     8  24.4     4  147.    62  3.69  3.19  20       1     0     4     2 (51.9,75.7]
     9  22.8     4  141.    95  3.92  3.15  22.9     1     0     4     2 (75.7,99.3]
    10  19.2     6  168.   123  3.92  3.44  18.3     1     0     4     4 (99.3,123] 
    # ℹ 22 more rows
    #tibble(mtcars):将mtcars数据集转换为tibble格式,group_by(vs):按照vs列(发动机类型,0表示V型发动机,1表示直列发动机)对数据进行分组,mutate(hp_cut = cut(hp, 3)):在数据集中创建一个新列hp_cut,该列将hp(马力)列的值分成3个区间(即低、中、高马力),group_by(hp_cut):最后,按照hp_cut列对数据进行分组。

3 第三题 查找帮助理解函数

阅读 https://dplyr.tidyverse.org/reference/mutate-joins.html 内容,说明4个数据集链接函数函数的作用。分别举一个实际例子演示并解释其输出结果。

library(dplyr)

# 学生表
students <- tibble(
  student_id = c(1, 2, 3, 4),
  name = c("Alice", "Bob", "Charlie", "David"),
  course_id = c(101, 102, 103, 104)  # 选修的课程ID
)

# 课程表
courses <- tibble(
  course_id = c(101, 102, 104, 105),
  course_name = c("Math", "Science", "History", "Art"),
  credits = c(3, 4, 3, 2)
)
  1. inner_join()

    #仅保留两个数据框中 键(key)完全匹配的行,丢弃所有不匹配的行。
    result <- inner_join(students, courses, by = "course_id")
    print(result)
    # A tibble: 3 × 5
      student_id name  course_id course_name credits
           <dbl> <chr>     <dbl> <chr>         <dbl>
    1          1 Alice       101 Math              3
    2          2 Bob         102 Science           4
    3          4 David       104 History           3
  2. left_join()

    #保留 左表(第一个表)的所有行,右表中无匹配的行填充 NA。
    result <- left_join(students, courses, by = "course_id")
    print(result)
    # A tibble: 4 × 5
      student_id name    course_id course_name credits
           <dbl> <chr>       <dbl> <chr>         <dbl>
    1          1 Alice         101 Math              3
    2          2 Bob           102 Science           4
    3          3 Charlie       103 <NA>             NA
    4          4 David         104 History           3
  3. right_join()

    #保留 右表(第二个表)的所有行,左表中无匹配的行填充 NA。
    result <- right_join(students, courses, by = "course_id")
    print(result)
    # A tibble: 4 × 5
      student_id name  course_id course_name credits
           <dbl> <chr>     <dbl> <chr>         <dbl>
    1          1 Alice       101 Math              3
    2          2 Bob         102 Science           4
    3          4 David       104 History           3
    4         NA <NA>        105 Art               2
  4. full_join()

    #保留 两个表的所有行,无匹配的部分填充 NA。
    result <- full_join(students, courses, by = "course_id")
    print(result)
    # A tibble: 5 × 5
      student_id name    course_id course_name credits
           <dbl> <chr>       <dbl> <chr>         <dbl>
    1          1 Alice         101 Math              3
    2          2 Bob           102 Science           4
    3          3 Charlie       103 <NA>             NA
    4          4 David         104 History           3
    5         NA <NA>          105 Art               2