R 语言高级程序设计

### R 语言高级程序设计知识点概述 #### 一、基础知识 **1.1 谁应该阅读本书？** - **目标读者：** 本书主要针对有一定R语言基础的用户，尤其是那些希望深入学习R语言高级特性和编程技巧的开发者。 **1.2 你在本书中能学到什么？** - **学习内容：** 本书将覆盖R语言的基础知识以及高级特性，如数据结构的操作、函数式编程、面向对象编程等。 - **具体包括：** - 数据结构的高级使用方法。 - 函数的创建与使用技巧。 - 面向对象编程的概念及实践。 - 函数式编程的核心思想和实现方式。 **1.3 元技术** - **元技术介绍：** 元技术是指用于理解和控制编程语言本身的工具和技术。在R语言中，这包括了如何利用环境、表达式、非标准评估等特性来编写更高效、更灵活的代码。 **1.4 推荐阅读** - **推荐资源：** 本书还提供了一些参考资料和建议读物，帮助读者进一步扩展自己的知识面。 **1.5 得到帮助** - **获取支持：** 如果在学习过程中遇到困难，可以通过书中的联系方式（如QQ群、邮箱）寻求帮助和支持。 **1.7 约定** - **约定规则：** 书中采用了一套约定来提高可读性和一致性，例如代码样式的规范、术语的定义等。 **2. 数据结构** - **向量：** R语言中最基本的数据结构之一，可以存储相同类型的元素。 - **属性：** 可以为数据结构添加额外的信息，如向量的名称或维度信息。 - **矩阵和数组：** 分别是一维和多维的向量，用于存储数字型数据。 - **数据框：** 类似于表格结构，由行和列组成，每一列可以有不同的数据类型。 **3. 取子集操作** - **数据类型：** 介绍R语言中不同数据类型的特点及其应用场景。 - **取子集操作符：** 通过不同的索引方法来提取数据的一部分，如`[`, `[<-,` `[,`等。 - **取子集与赋值：** 如何使用取子集操作符进行赋值操作，从而改变数据的一部分。 **4. 词汇表** - **基础词汇：** 包括R语言的基本概念，如变量、函数等。 - **通用数据结构：** 如向量、列表、数据框等。 - **统计学：** 涉及到统计学中的一些术语，如回归分析、假设检验等。 - **使用R语言工作：** 关于如何设置工作环境、管理项目等内容。 - **输入/输出：** 包括文件读写、网络请求等相关术语。 **5. 编码风格指南** - **标识符和命名：** 规范变量名、函数名等的命名规则。 - **语法：** 提供关于代码书写的一些建议，如缩进、注释等。 - **组织：** 如何组织代码，使代码更易于理解。 **6. 函数** - **函数的组成部分：** 包括参数、主体、返回值等。 - **词法作用域：** 解释词法作用域的概念及其在R语言中的应用。 - **函数参数：** 如何定义和传递函数参数，包括默认参数、不定数量参数等。 - **特殊调用：** 如延迟评估、非标准评估等。 **7. 面向对象指南** - **基本类型：** 介绍R语言中基本的数据类型。 - **S3：** 一种基于方法的面向对象编程系统。 - **S4：** 一种基于类的面向对象编程系统，提供了更强大的封装机制。 - **引用类：** 一种类似于其他面向对象语言中的类的概念，允许创建复杂的数据结构。 **8. 环境** - **环境基础：** 环境是R语言中用来存储变量和函数的地方。 - **在环境中进行递归：** 如何在不同的环境中查找和赋值。 - **函数环境：** 函数有自己的环境，用于存储其内部状态。 - **把名字绑定到值上：** 如何在环境中建立变量名与其值之间的关联。 **9. 调试、条件处理和防御性编程** - **调试技术：** 如何定位和修复代码中的错误。 - **调试工具：** 使用R语言提供的调试工具来追踪代码执行的过程。 - **条件处理：** 如何处理运行时可能出现的各种异常情况。 - **防御性编程：** 采取措施确保代码的健壮性和安全性。 #### 二、函数式编程 **10. 函数式编程** - **使用函数式编程的动机：** 介绍了函数式编程的优势，如代码简洁、易于维护等。 - **匿名函数：** 不需要定义就可以直接使用的函数。 - **闭包：** 一种特殊的函数，能够访问其外部作用域中的变量。 - **函数列表：** 将多个函数组织在一起，方便管理和调用。 - **案例研究：数值积分** —— 通过具体的例子展示如何利用函数式编程解决实际问题。 **11. 泛函** - **我的第一个泛函：lapply()** —— 介绍如何使用lapply()函数对列表进行操作。 - **for循环泛函：lapply()的朋友们** —— 探讨与lapply()类似的函数，如sapply(), vapply()等。 - **操作矩阵和数据框** —— 如何利用泛函来处理复杂的矩阵和数据框操作。 - **操作列表** —— 使用泛函处理列表的高级技巧。 - **数学泛函** —— 介绍如何利用泛函来解决数学问题。 - **循环应该被保留的情况** —— 讨论在哪些情况下使用传统的循环结构更为合适。 **12. 函数运算符** - **行为函数运算符** —— 如`+`, `-`, `*`等运算符的功能和使用场景。 - **输出函数运算符** —— 如何自定义运算符以输出特定格式的结果。 - **输入函数运算符** —— 自定义运算符来处理输入数据。 - **联合函数运算符** —— 如何使用运算符来连接不同的函数。 #### 三、编程语言层面的计算 **13. 非标准计算** - **捕获表达式** —— 如何使用`substitute()`等函数来捕获并操纵表达式。 - **子集中的非标准计算** —— 在特定的上下文中进行非标准评估的技巧。 - **作用域问题** —— 讨论在非标准评估中常见的作用域问题及解决方案。 - **从另一个函数进行调用** —— 如何在一个函数内部调用另一个函数，并处理其中的非标准评估问题。 **14. 表达式** - **表达式的结构** —— 表达式的组成和表示形式。 - **名字** —— 如何处理表达式中的变量名。 - **调用** —— 如何构建和解析函数调用表达式。 - **捕获当前调用** —— 如何使用`sys.call()`等函数来捕获当前的函数调用。 - **成对列表** —— 成对列表的定义及其在R语言中的应用。 - **解析与逆解析** —— 如何将表达式转换为字符串形式，以及如何从字符串还原为表达式。 - **使用递归函数遍历抽象语法树** —— 通过递归函数来处理复杂的表达式结构。 **15. 领域特定语言** - **HTML** —— 如何使用R语言生成HTML文档。 - **LaTeX** —— 如何利用R语言生成LaTeX文档，进行科学论文的撰写。 #### 四、性能 **16. 性能** - **R语言为什么慢？** —— 分析R语言相对于其他语言在性能上的劣势。 - **微基准测试** —— 如何通过基准测试来评估代码的性能。 - **语言性能** —— 探讨R语言自身的特性对其性能的影响。 - **实现性能** —— 如何通过优化算法和数据结构来提高代码效率。 - **其它的R语言实现** —— 介绍除了标准R之外的其他R语言实现，如purr、data.table等。 **17. 优化代码** - **测量性能** —— 如何准确地测量代码的执行时间。 - **改善性能** —— 提供了一些具体的优化策略，如向量化、内存管理等。 - **代码组织** —— 合理组织代码结构，提高代码的可读性和可维护性。 - **有人已经解决了这个问题吗？** —— 在遇到性能瓶颈时，首先查看是否已有现成的解决方案。 - **尽量少做** —— 通过减少不必要的计算来提高效率。 - **向量化** —— 介绍如何利用向量化操作来避免循环，从而提高代码的执行速度。 以上是对《R 语言高级程序设计》一书的部分内容的总结和概括，旨在帮助读者快速了解本书的核心内容和关键技术点。通过学习这些知识点，读者不仅能够掌握R语言的高级用法，还能深入了解如何编写高效、高质量的R代码。