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)

    flights |> 
      group_by(origin) |> 
      summarise(n=n(),dly=mean(dep_delay,na.rm =T))
    # A tibble: 3 × 3
      origin      n   dly
      <chr>   <int> <dbl>
    1 EWR    120835  15.1
    2 JFK    111279  12.1
    3 LGA    104662  10.3
  • 计算不同航空公司2013从纽约起飞航班数和平均延误时间

    flights |> 
      group_by(carrier) |> 
      summarise(n=n(),dly=mean(dep_delay,na.rm =T)) |> 
      arrange(desc(n))
    # A tibble: 16 × 3
       carrier     n   dly
       <chr>   <int> <dbl>
     1 UA      58665 12.1 
     2 B6      54635 13.0 
     3 EV      54173 20.0 
     4 DL      48110  9.26
     5 AA      32729  8.59
     6 MQ      26397 10.6 
     7 US      20536  3.78
     8 9E      18460 16.7 
     9 WN      12275 17.7 
    10 VX       5162 12.9 
    11 FL       3260 18.7 
    12 AS        714  5.80
    13 F9        685 20.2 
    14 YV        601 19.0 
    15 HA        342  4.90
    16 OO         32 12.6 
  • 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)

    flights |> 
      group_by(origin,dest) |> 
      summarise(n=n(),dist=mean(distance)) |> 
      slice_max(n,n=3)
    `summarise()` has grouped output by 'origin'. You can override using the
    `.groups` argument.
    # A tibble: 9 × 4
    # Groups:   origin [3]
      origin dest      n  dist
      <chr>  <chr> <int> <dbl>
    1 EWR    ORD    6100   719
    2 EWR    BOS    5327   200
    3 EWR    SFO    5127  2565
    4 JFK    LAX   11262  2475
    5 JFK    SFO    8204  2586
    6 JFK    BOS    5898   187
    7 LGA    ATL   10263   762
    8 LGA    ORD    8857   733
    9 LGA    CLT    6168   544

2 第二题 解释代码

  1. 代码含义:将鸢尾花数据iris数据框转化为tibble格式,对转换后的tibble进行排序:先按照Species列进行升序排序,再然后对以Sepal开头的列(优先按Sepal.Length降序排列,相同则按Sepal.Width排列)进行降序排序。

    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
  2. 代码含义:对starwars(星球大战)数据集按照gender列(性别)对数据进行分组,在每个性别组内,筛选出体重(mass)大于该组平均体重的行。

    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>
  3. 代码含义:先从starwars数据集中选择name、homeworld和species三列,将homeworld和species列的数据类型转换为因子(factor)

    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
  4. 代码含义:将数据mtcars数据框转化为tibble格式,按照vs列(发动机类型)对数据进行分组,在每个vs组内,将hp列(马力)的值分成3个区间,并将结果存储在新列hp_cut中吗,最后,按照hp_cut列对数据进行分组。

    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

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。

  1. inner_join(只保留两个数据集中键值匹配的行。)

    library(dplyr)
    
    # 将 Titanic 数据集转换为数据框
    titanic_df <- as.data.frame(Titanic)
    
    # 创建两个示例数据集
    df1 <- titanic_df[1:10, ]  # 取前 10 行
    df2 <- titanic_df[6:15, ]  # 取第 6 到 15 行
    
    # 使用 inner_join 连接
    result <- inner_join(df1, df2, by = c("Class", "Sex", "Age", "Survived"))
    print(result)
      Class    Sex   Age Survived Freq.x Freq.y
    1   2nd Female Child       No      0      0
    2   3rd Female Child       No     17     17
    3  Crew Female Child       No      0      0
    4   1st   Male Adult       No    118    118
    5   2nd   Male Adult       No    154    154

##inner_join 只保留两个数据集中键值完全匹配的行。在这个例子中,键值是 Class、Sex、Age 和 Survived 列的组合。以下是匹配的行及其解释:

第一,2nd Female Child No:Freq.x 和 Freq.y 的值都是 0,表示在 df1 和 df2 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数都是 0。

第二,3rd Female Child No:Freq.x 和 Freq.y 的值都是 17,表示在 df1 和 df2 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数都是 17。

第三,Crew Female Child No:Freq.x 和 Freq.y 的值都是 0,表示在 df1 和 df2 中,船员、女性、儿童、未存活的人数都是 0。

第四,1st Male Adult No:Freq.x 和 Freq.y 的值都是 118,表示在 df1 和 df2 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数都是 118。

第五,2nd Male Adult No:Freq.x 和 Freq.y 的值都是 154,表示在 df1 和 df2 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数都是 154。

注:如果某个键值组合(如 1st Female Child No)在 df1 或 df2 中不存在,则该行会被丢弃。例如,1st Female Child No 在 df1 或 df2 中可能不存在,因此不会出现在结果中。
  1. left_join(保留左边数据集的所有行,并将右边数据集中匹配的行合并进来。如果右边数据集中没有匹配的行,则用 NA 填充。)

    # 使用 left_join 连接
    result <- left_join(df1, df2, by = c("Class", "Sex", "Age", "Survived"))
    print(result)
       Class    Sex   Age Survived Freq.x Freq.y
    1    1st   Male Child       No      0     NA
    2    2nd   Male Child       No      0     NA
    3    3rd   Male Child       No     35     NA
    4   Crew   Male Child       No      0     NA
    5    1st Female Child       No      0     NA
    6    2nd Female Child       No      0      0
    7    3rd Female Child       No     17     17
    8   Crew Female Child       No      0      0
    9    1st   Male Adult       No    118    118
    10   2nd   Male Adult       No    154    154

##left_join 保留左边数据集(df1)的所有行,并将右边数据集(df2)中匹配的行合并进来。如果右边数据集中没有匹配的行,则用 NA 填充。以下是匹配的行及其解释:

第一,1st Male Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,1st 舱位、男性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 NA,表示在 df2 中没有找到匹配的行。

第二,2nd Male Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,2nd 舱位、男性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 NA,表示在 df2 中没有找到匹配的行。

第三,3rd Male Child No: Freq.x 为 35,表示在 df1 中,3rd 舱位、男性、儿童、未存活的人数为 35。 Freq.y 为 NA,表示在 df2 中没有找到匹配的行。

第四,Crew Male Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,船员、男性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 NA,表示在 df2 中没有找到匹配的行。

第五,1st Female Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,1st 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 NA,表示在 df2 中没有找到匹配的行。

第六,2nd Female Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 0,表示在 df2 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第七,3rd Female Child No: Freq.x 为 17,表示在 df1 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 17。 Freq.y 为 17,表示在 df2 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 17。

第八,Crew Female Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,船员、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 0,表示在 df2 中,船员、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第九,1st Male Adult No: Freq.x 为 118,表示在 df1 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数为 118。 Freq.y 为 118,表示在 df2 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 118。

第十,2nd Male Adult No: Freq.x 为 154,表示在 df1 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数为 154。 Freq.y 为 154,表示在 df2 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 154。

注:如果某个键值组合(如 `1st Male Child No`)在 `df2` 中不存在,则 `Freq.y` 列会用 `NA` 填充。例如,`1st Male Child No` 在 `df2` 中没有匹配的行,因此 `Freq.y` 为 `NA`。
  1. right_join(保留右边数据集的所有行,并将左边数据集中匹配的行合并进来。如果左边数据集中没有匹配的行,则用 NA 填充。)

    # 使用 right_join 连接
    result <- right_join(df1, df2, by = c("Class", "Sex", "Age", "Survived"))
    print(result)
       Class    Sex   Age Survived Freq.x Freq.y
    1    2nd Female Child       No      0      0
    2    3rd Female Child       No     17     17
    3   Crew Female Child       No      0      0
    4    1st   Male Adult       No    118    118
    5    2nd   Male Adult       No    154    154
    6    3rd   Male Adult       No     NA    387
    7   Crew   Male Adult       No     NA    670
    8    1st Female Adult       No     NA      4
    9    2nd Female Adult       No     NA     13
    10   3rd Female Adult       No     NA     89

##right_join 保留右边数据集(df2)的所有行,并将左边数据集(df1)中匹配的行合并进来。如果左边数据集中没有匹配的行,则用 NA 填充。以下是每一行的解释:

第一,2nd Female Child No:Freq.x 为 0,表示在 df1 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 0,表示在 df2 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第二,3rd Female Child No: Freq.x 为 17,表示在 df1 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 17。 Freq.y 为 17,表示在 df2 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 17。

第三,Crew Female Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,船员、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 0,表示在 df2 中,船员、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第四,1st Male Adult No: Freq.x 为 118,表示在 df1 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数为 118。 Freq.y 为 118,表示在 df2 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 118。

第五,2nd Male Adult No: Freq.x 为 154,表示在 df1 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数为 154。 Freq.y 为 154,表示在 df2 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 154。

第六,3rd Male Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 387,表示在 df2 中,3rd 舱位、男性、成人、未存活的人数为 387。

第七,Crew Male Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 670,表示在 df2 中,船员、男性、成人、未存活的人数为 670。

第八,1st Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 4,表示在 df2 中,1st 舱位、女性、成人、未存活的人数为 4。

第九,2nd Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 13,表示在 df2 中,2nd 舱位、女性、成人、未存活的人数为 13。

第十,3rd Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 89,表示在 df2 中,3rd 舱位、女性、成人、未存活的人数为 89。

注:如果某个键值组合(如 3rd Male Adult No)在 df1 中不存在,则 Freq.x 列会用 NA 填充。例如,3rd Male Adult No 在 df1 中没有匹配的行,因此 Freq.x 为 NA。
  1. full_join(保留两个数据集中的所有行,并将匹配的行合并。如果某一行在其中一个数据集中不存在,则用 NA 填充。)

    # 使用 full_join 连接
    result <- full_join(df1, df2, by = c("Class", "Sex", "Age", "Survived"))
    print(result)
       Class    Sex   Age Survived Freq.x Freq.y
    1    1st   Male Child       No      0     NA
    2    2nd   Male Child       No      0     NA
    3    3rd   Male Child       No     35     NA
    4   Crew   Male Child       No      0     NA
    5    1st Female Child       No      0     NA
    6    2nd Female Child       No      0      0
    7    3rd Female Child       No     17     17
    8   Crew Female Child       No      0      0
    9    1st   Male Adult       No    118    118
    10   2nd   Male Adult       No    154    154
    11   3rd   Male Adult       No     NA    387
    12  Crew   Male Adult       No     NA    670
    13   1st Female Adult       No     NA      4
    14   2nd Female Adult       No     NA     13
    15   3rd Female Adult       No     NA     89

##full_join 保留两个数据集(df1和df2)中的所有行,并将匹配的行合并。如果某一行在其中一个数据集中不存在,则用 NA 填充。以下是每一行的解释:

第一,2nd Female Child No:Freq.x 为 0,表示在 df1 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 0。Freq.y 为 0,表示在 df2 中,2nd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第二,3rd Female Child No: Freq.x 为 17,表示在 df1 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数为 17。 Freq.y 为 17,表示在 df2 中,3rd 舱位、女性、儿童、未存活的人数也为 17。

第三,Crew Female Child No: Freq.x 为 0,表示在 df1 中,船员、女性、儿童、未存活的人数为 0。 Freq.y 为 0,表示在 df2 中,船员、女性、儿童、未存活的人数也为 0。

第四,1st Male Adult No: Freq.x 为 118,表示在 df1 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数为 118。 Freq.y 为 118,表示在 df2 中,1st 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 118。

第五,2nd Male Adult No: Freq.x 为 154,表示在 df1 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数为 154。 Freq.y 为 154,表示在 df2 中,2nd 舱位、男性、成人、未存活的人数也为 154。

第六,3rd Male Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 387,表示在 df2 中,3rd 舱位、男性、成人、未存活的人数为 387。

第七,Crew Male Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 670,表示在 df2 中,船员、男性、成人、未存活的人数为 670。

第八,1st Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 4,表示在 df2 中,1st 舱位、女性、成人、未存活的人数为 4。

第九,2nd Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 13,表示在 df2 中,2nd 舱位、女性、成人、未存活的人数为 13。

第十,3rd Female Adult No: Freq.x 为 NA,表示在 df1 中没有找到匹配的行。 Freq.y 为 89,表示在 df2 中,3rd 舱位、女性、成人、未存活的人数为 89。

注:如果某个键值组合(如 3rd Male Adult No)在 df1 中不存在,则 Freq.x 列会用 NA 填充。如果某个键值组合(如 1st Female Adult No)在 df2 中不存在,则 Freq.y 列会用 NA 填充。例如,3rd Male Adult No 在 df1 中没有匹配的行,因此 Freq.x 为 NA。

总结;

 inner_join 的结果只包含两个数据集中键值完全匹配的行。 在这个例子中,Class、Sex、Age 和 Survived 列的组合完全匹配的行被保留,其他行被丢弃。 输出结果中的 Freq.x 和 Freq.y 列分别表示 df1 和 df2 中对应组合的频率值。

 left_join 保留了 df1 的所有行,并将 df2 中匹配的行合并进来。 如果 df2 中没有匹配的行,则 Freq.y 列用 NA 填充。 输出结果中的 Freq.x 列表示 df1 中的频率值,Freq.y 列表示 df2 中的频率值(如果存在)。

 right_join 保留了 df2 的所有行,并将 df1 中匹配的行合并进来。 如果 df1 中没有匹配的行,则 Freq.x 列用 NA 填充。 输出结果中的 Freq.x 列表示 df1 中的频率值(如果存在),Freq.y 列表示 df2 中的频率值。

 full_join 保留了 df1 和 df2 的所有行,并将匹配的行合并。 如果某一行在其中一个数据集中不存在,则对应的列用 NA 填充。 输出结果中的 Freq.x 列表示 df1 中的频率值(如果存在),Freq.y 列表示 df2 中的频率值(如果存在)。

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