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)%>%
      summarise(n=n(),dist=mean(distance,na.rm = T))%>%
      slice_max(n,n=3)
    # A tibble: 3 × 3
      origin      n  dist
      <chr>   <int> <dbl>
    1 EWR    120835 1057.
    2 JFK    111279 1266.
    3 LGA    104662  780.

由第一组代码得出的数据可知:纽约三大机场2013起飞航班数分别为120835、111279、104662;平均延误时间分别为15.11、12.11、10.35

由第二组代码得出的数据可知:不同航空公司2013从纽约起飞航班数分别为58665、54635…和平均延误时间分别为12.11、13.02…,其中最航班数排名前三的为UA、B6、EV;平均延误时间排名前三的为EV、WN、9E

由第三组代码得出的数据可知:纽约三大机场排名前三个目的地为EWR、JFK、LGA;平均飞行距离为1056.7428、1266.2491、779.8357

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

    该代码含义是:首先将iris数据集转换成一个数据框tibble,接着根据species对数据进行排序,再根据以“Sepal”字母为开头的数据进行降序排序

  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>

    该代码含义是:首先将数据starwars根据gender列进行分组,接着筛选出每个组中mass列大于改组mass列平均值的行

  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

    该代码含义是:首先将starwars数据集中选择name、homeworld、species列,然后将Iname列转换为因子类型(Factor)

  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

首先将mtcars数据集转换成一个tibble,然后按vs列进行分组,接着使用mutate函数建立一了新的列thp_cut,该列是通过将thp_3列的值进行分箱得到的,最后再次按thp_cut列进行分组

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。

  1. inner_join()

    作用:只保留两个表中键值匹配的行(交集)。如果某行在一个表中存在但在另一个表中没有匹配项,则该行不会出现在结果中。

    library(dplyr)
    
    # 创建两个示例数据框
    employees <- tibble(
      id = c(1, 2, 3, 4),
      name = c("Alice", "Bob", "Charlie", "David")
    )
    
    salaries <- tibble(
      id = c(1, 2, 4, 5),
      salary = c(5000, 6000, 4500, 7000)
    )
    
    # 内连接
    result <- inner_join(employees, salaries, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 3 × 3
         id name  salary
      <dbl> <chr>  <dbl>
    1     1 Alice   5000
    2     2 Bob     6000
    3     4 David   4500

    只有id为1、2、4的员工在两个表中都存在,所以结果只包含这三条记录。id为3和5的员工因为只在一个表中存在,所以被排除。

  2. left_join()

    作用:保留左边表(第一个参数)的所有行,无论是否有匹配。右边表中没有匹配的行将用NA填充。

    result <- left_join(employees, salaries, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 4 × 3
         id name    salary
      <dbl> <chr>    <dbl>
    1     1 Alice     5000
    2     2 Bob       6000
    3     3 Charlie     NA
    4     4 David     4500

    保留了左边表employees的所有记录。Charlie(id=3)在salaries表中没有对应记录,所以salary显示为NA。David(id=4)在两个表中都有记录,所以salary显示正常。

  3. right_join()

    作用:保留右边表(第二个参数)的所有行,无论是否有匹配。左边表中没有匹配的行将用NA填充。

    result <- right_join(employees, salaries, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 4 × 3
         id name  salary
      <dbl> <chr>  <dbl>
    1     1 Alice   5000
    2     2 Bob     6000
    3     4 David   4500
    4     5 <NA>    7000

    保留了右边表salaries的所有记录。id=5的员工在employees表中没有记录,所以name显示为NA。Charlie(id=3)因为不在salaries表中,所以没有出现在结果中。

  4. full_join()

    作用:保留两个表中的所有行,无论是否有匹配。没有匹配的行将用NA填充。

    result <- full_join(employees, salaries, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 5 × 3
         id name    salary
      <dbl> <chr>    <dbl>
    1     1 Alice     5000
    2     2 Bob       6000
    3     3 Charlie     NA
    4     4 David     4500
    5     5 <NA>      7000

    结果包含了两个表的所有记录。Charlie(id=3)在salaries表中没有匹配,所以salary为NA;id=5的员工在employees表中没有匹配,所以name为NA。

  5. 总结:

  • inner_join(): 只保留两个表都有的行(交集)

  • left_join(): 保留左表所有行,右表匹配

  • right_join(): 保留右表所有行,左表匹配

  • full_join(): 保留两个表所有行(并集)