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)

    # 加载必要的包
    library(dplyr)
    library(nycflights13)  # 包含航班数据
    
    # 计算每个机场的航班数和平均起飞延误时间
    result <- flights %>%
      group_by(origin) %>%  # 按机场代码分组
      summarise(
        flights_count = n(),  # 航班总数
        avg_dep_delay = mean(dep_delay, na.rm = TRUE)  # 平均起飞延误(忽略NA)
      )
    
    # 打印结果
    print(result)
    # A tibble: 3 × 3
      origin flights_count avg_dep_delay
      <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:先按species排序后,然后在每个物种内,按以sepal为开头的两个变量降序排序

    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:按gender对数据进行分组后筛选出mass大于mass的平均值的数据且去除空值

    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:选择出name,homeworld和species三个变量,将除了name变量的其他两个变量从数值型变量转换成因子变量。

    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“mtcars”数据集转换成tibble格式,并按照“vs”进行分组,在每个分组里,将hp列的值分成3个区间,并将结果存储在新的列hp_cut中,最后以“hp_cut”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() :根据两个数据框中的共同键进行匹配,并返回两个数据框中键值匹配的行。如果某一行在其中一个数据框中没有匹配的键值,则该行不会出现在结果中。 结果:仅保留id为2和3的共有行。

    library(dplyr)
    df1 <- data.frame(id = c(1, 2, 3), value = c("A", "B", "C"))
    df2 <- data.frame(id = c(2, 3, 4), value2 = c("X", "Y", "Z"))
    result <- inner_join(df1, df2, by = "id")
    result
      id value value2
    1  2     B      X
    2  3     C      Y
  2. left_join() :根据两个数据框中共同的列进行匹配,并返回左侧数据框中的所有行,同时将右侧数据框中匹配的行合并进来。如果右侧数据框中没有匹配的行,则用NA填充。

    结果:左侧df1的id=1无匹配,右侧value2为NA

    result <- left_join(df1, df2, by = "id")
    result
      id value value2
    1  1     A   <NA>
    2  2     B      X
    3  3     C      Y
  3. right_join() :右连接,保留右侧数据集的所有行,左侧无匹配时填充NA。结果:右侧df2的id=4无匹配,左侧value为NA

    结果:右侧df2的id=4无匹配,左侧value为NA。

    result <- right_join(df1, df2, by = "id")
    result
      id value value2
    1  2     B      X
    2  3     C      Y
    3  4  <NA>      Z
  4. full_join() :返回两个数据框的所有行。如果某个数据框中没有匹配的行,则用 NA 填充。

    结果:direction = “down”时,缺失值用下方最近的非缺失值填充。

    library(tidyr)
    df <- data.frame(group = c(1, 1, 2, 2), value = c(NA, 5, NA, 8))
    result <- fill(df, value, .direction = "down")
    result
      group value
    1     1    NA
    2     1     5
    3     2     5
    4     2     8