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(),depm=mean(dep_delay,na.rm = T))
    # A tibble: 3 × 3
      origin      n  depm
      <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(),depm=mean(dep_delay,na.rm = T)) |> 
      arrange(desc(n))
    # A tibble: 16 × 3
       carrier     n  depm
       <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(),distm=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 distm
      <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:

    #这段代码的作用是对 iris 数据集按照 Species(物种)列升序排序,同时对列名以 "Sepal" 开头的列(Sepal.Length 和 Sepal.Width)按降序进行排序。across() 函数用于同时对多个列进行相同的操作,而 desc 表示降序排序。
    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:

    #这段代码将 starwars 数据集按 gender(性别)分组后,筛选出每个性别组中 mass(体重)大于该组平均体重的行。na.rm = TRUE 用于忽略 NA(缺失值),确保 mean() 在存在缺失值时也能正常计算。
    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:

    #该代码从 starwars 数据集中筛选出 name、homeworld 和 species 三个列,然后将除 name 列以外的两列 (homeworld 和 species) 转换为 factor 类型。across(!name, as.factor) 表示对除 name 以外的所有列应用 as.factor() 转换
    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:

    #这段代码将 mtcars 数据集转化为 tibble 类型后,按 vs(发动机类型)分组;然后将 hp(马力)列划分为 3 个区间(cut() 函数用于对数值数据进行区间划分),并将其结果保存在新列 hp_cut 中。最后再次按 hp_cut 进行分组,以便后续对这些区间的进一步分析。
    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()

    #作用:返回两个数据集中键匹配的行。如果某一行在其中一个数据集中没有匹配的键,则该行不会出现在结果中。
    #例子
    library(dplyr)
    df1 <- tibble(
      id = c(1, 2, 3),
      name = c("Alice", "Bob", "Charlie")
    )
    
    df2 <- tibble(
      id = c(2, 3, 4),
      age = c(25, 30, 35)
    )
    
    result <- inner_join(df1, df2, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 2 × 3
         id name      age
      <dbl> <chr>   <dbl>
    1     2 Bob        25
    2     3 Charlie    30
    #解释:只有 id 为 2 和 3 的行在两个数据集中都存在,因此结果中只包含这两行。
  2. left_join()

    #作用:返回左侧数据集中的所有行,即使右侧数据集中没有匹配的键。如果右侧数据集中没有匹配的键,则结果中对应的列将包含 NA。
    #例子
    result <- left_join(df1, df2, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 3 × 3
         id name      age
      <dbl> <chr>   <dbl>
    1     1 Alice      NA
    2     2 Bob        25
    3     3 Charlie    30
    #解释:df1 中的所有行都保留在结果中。id 为 1 的行在 df2 中没有匹配的键,因此 age 列显示为 NA。
  3. right_join()

    #作用:返回右侧数据集中的所有行,即使左侧数据集中没有匹配的键。如果左侧数据集中没有匹配的键,则结果中对应的列将包含 NA。
    #例子
    result <- right_join(df1, df2, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 3 × 3
         id name      age
      <dbl> <chr>   <dbl>
    1     2 Bob        25
    2     3 Charlie    30
    3     4 <NA>       35
    #解释:df2 中的所有行都保留在结果中。id 为 4 的行在 df1 中没有匹配的键,因此 name 列显示为 NA。
  4. full_join()

    #作用:返回两个数据集中的所有行。如果某一行在其中一个数据集中没有匹配的键,则结果中对应的列将包含 NA。
    #例子
    result <- full_join(df1, df2, by = "id")
    print(result)
    # A tibble: 4 × 3
         id name      age
      <dbl> <chr>   <dbl>
    1     1 Alice      NA
    2     2 Bob        25
    3     3 Charlie    30
    4     4 <NA>       35
    #解释:结果中包含了两个数据集中的所有行。id 为 1 和 4 的行在另一个数据集中没有匹配的键,因此对应的列显示为 NA。