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:先按 Species(鸢尾花种类)升序排列再对所有以 "Sepal" 开头的列降序排列desc 表示降序)。

    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:数据按 gender分组。每组内仅保留 体重大于该性别平均体重 的角色。如果某性别的 mass 列有缺失值(NA),计算均值时会自动跳过(na.rm = TRUE)。

    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:筛选 starwars 数据集,仅保留 namehomeworldspecies 三列。将 homeworldspecies 列转换为 因子类型,以便后续进行分组统计或建模(如 group_by()summary() 等操作)。name 列保持原样(通常用于标识观测值,不需要转换为因子)。

    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:分析不同发动机类型(vs)下的马力分布:先按 vs 分组,再在各组内划分马力区间。计各马力区间的车辆数量或性能指标:结合 summarise() 计算均值、计数等。

    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() :definedn

    #作用:只保留两个数据集中键值匹配的行(交集)。
    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)
    )
    
    # 执行inner_join
    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
    #解释:结果只包含两个数据框中都存在的id(1, 2, 4)。id为3和5的员工因为只存在于一个数据框中,所以被排除。
  2. left_join() :undefined

    #保留左边数据框的所有行,无论右边是否有匹配。
    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
    #解释:保留了employees中的所有行(id 1-4)。id为3的员工在salaries中没有对应记录,所以salary显示为NA。
  3. right_join()

    #保留右边数据框的所有行,无论左边是否有匹配。
    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
    #解释:保留了salaries中的所有行(id 1,2,4,5)。id为5的员工在employees中没有对应记录,所以name显示为NA
  4. full_join()

    #作用:保留两个数据框中的所有行(并集)。
    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
    #解释:保留了两个数据框中的所有行(id 1-5)。没有匹配的记录对应字段显示为NA。