1.Tidy Data的获得与转换(数据的融合与重塑)

    总结:
    1)melt()函数将数据变成"长格式"-在绘图时很有用的一种格式

melt()函数工作示意图

    2)melt()函数melt()默认id和measure两个参数互为补集,可只指定一个;两者的并集也可以不是colnames(dataframe),例如上图中measure可以只指定X1或者X2.
    3)dcast()函数:当只重塑不整合时,可与pivot_*()系列函数类似;当即重塑又整合时,功能与summarise()函数类似

    除了tidyverse包中的pivot_longer()和pivot_wider()函数,还可以用reshape2包(作为reshape的重新设计版本,功能更强大)Tidy Data进行操作。
    reshape包并未包含在R的标准安装中,所以要先install.packages("reshape2")。
    下面的示例数据是一个Tidy Data:

ID<-c(1,1,2,3)
Time<-c(1,2,1,2)
X1<-c(5,3,6,2)
X2<-c(6,5,1,4)
(data<-data.frame(ID,Time,X1,X2))
  ID Time X1 X2
1  1    1  5  6
2  1    2  3  5
3  2    1  6  1
4  3    2  2  4

    在这个数据集(Tidy Data)中,measurement是指最后两列中的值,每个measurement都能被标识符变量唯一确定。这里的标识符指ID、Time和观测属于X1还是X2,也就是指定ID、Time再知道属于变量X1后就可以唯一确定一个值。
    数据集的融合(melt)是要将数据变成这样一种格式:每个测量变量占一行,行中带有唯一确定这个measurement所需的标识符变量。(可以理解为melt之后的数据有两列是固定的:一列variable,一列value,其他列是标识符变量-也就是参数id指定的列列)。如下:

> library("reshape2")
> (mdate<-melt(data,id=c("ID","Time")))
  ID Time variable value
1  1    1       X1     5
2  1    2       X1     3
3  2    1       X1     6
4  3    2       X1     2
5  1    1       X2     6
6  1    2       X2     5
7  2    1       X2     1
8  3    2       X2     4

    融合后的数据可以用cast系列函数重铸为任何形状。cast系列函数包括dcast()和acast()两个函数,分别用于获得vector/matrix/array输出和dataframe输出。用dcast()函数入门。
    dcast()函数的基本格式为:

newdata <- dcast(molten_data,formula,FUN)

其中,

  • molten_data是融合后的数据;
  • 对输出是dataframe,formula最多只能有两个维度,formula的格式是:
    rowvar1+rowvar2+... ~ colvar1+colvar2+... ;
    • rowvar1、rowvar2、colvar1、colvar2等是molten data中除了value列之外的其他列。
    • ~前的变量用来确定输出中的各行的内容,~后的变量用来确定输出中各列的内容。
    • 有两个特殊变量 ....,前者代表没有在formula中使用的其他所有变量,后者代表没有变量,所以formula可以是formula=var1~. ;
  • FUN是可选的数据整合函数。
    • 重塑过程中,可以只重塑不整合,也可以整合。当formula中指定的变量不能唯一确定原始数据中的一行(个人理解为formula中指定的所有的变量集合小于molten data中列(除value)变量的集合),则需要提供一个FUN,这个FUN接受数字向量,返回一个summary统计信息【类似dplyr中summarise的功能】。


      R语言实战书籍的Page104

    melt()函数和cast序列函数都可以分为输出为dataframe和输出是array/list。以输出是dataframe为例,melt()函数的Usage:

melt(
  data,
  id.vars,
  measure.vars,
  variable.name = "variable",
  ...,
  na.rm = FALSE,
  value.name = "value",
  factorsAsStrings = TRUE
)
  • data:输入数据
  • id.vars:ID变量,字符向量或者数字(变量位置)向量
  • measure.vars:mearsure变量,字符向量或者数字(变量位置)向量
  • variable.name:用于存储measure变量的变量名
  • value.name:用于存储measue值的变量名
        id.varsmeasue.vars是互补关系,如果只指定其中一个,则另一个为其补集;如果两个都没指定,则将因子和字符变量作为ID变量,其他的是measure变量。
        输出dataframe中,variable列默认是因子。
        学习dcast()函数的Usage:
dcast(
  data,
  formula,
  fun.aggregate = NULL,
  ...,
  margins = NULL,
  subset = NULL,
  fill = NULL,
  drop = TRUE,
  value.var = guess_value(data)
)
  • data:molten data frame
  • formula:对dataframe格式的输出,formula最多只有两个维度;其他格式的输出,可以有多个维度,格式为:x_variable + x_2 ~ y_variable + y_2 ~ z_variable ~ z_variable + z_2 ~ ...
  • fun.aggragate:整合函数,若需要指定却未指定,则默认是长度统计
  • margins:用来计算边距的向量
> names(airquality) <- tolower(names(airquality))
> aqm <- melt(airquality, id=c("month", "day"), na.rm=TRUE)
> head(aqm)
  month day variable value
1     5   1    ozone    41
2     5   2    ozone    36
3     5   3    ozone    12
4     5   4    ozone    18
6     5   6    ozone    28
7     5   7    ozone    23

> dcast(aqm, month ~ variable, mean)
  month    ozone  solar.r      wind     temp
1     5 23.61538 181.2963 11.622581 65.54839
2     6 29.44444 190.1667 10.266667 79.10000
3     7 59.11538 216.4839  8.941935 83.90323
4     8 59.96154 171.8571  8.793548 83.96774
5     9 31.44828 167.4333 10.180000 76.90000
# 加边距
> dcast(aqm, month ~ variable, mean, margins = c("month", "variable"))
  month    ozone  solar.r      wind     temp    (all)
1     5 23.61538 181.2963 11.622581 65.54839 68.70696
2     6 29.44444 190.1667 10.266667 79.10000 87.38384
3     7 59.11538 216.4839  8.941935 83.90323 93.49748
4     8 59.96154 171.8571  8.793548 83.96774 79.71207
5     9 31.44828 167.4333 10.180000 76.90000 71.82689
6 (all) 42.12931 185.9315  9.957516 77.88235 80.05722
  • subset:在reshape之前取子集,格式是一个引用表达式(quoted expression):subset = .(取子集的表达式),例如subset= .(time < 10 & chick < 20)
# 因为要用到 . 函数,所以需要先加载plyr
> library(plyr)
# reshape前先取子集
> dcast(aqm, month ~ variable, mean, subset = .(variable=="ozone"))
  month    ozone
1     5 23.61538
2     6 29.44444
3     7 59.11538
4     8 59.96154
5     9 31.44828
  • fill:用来填充结构缺失处的值
  • drop:默认为TRUE,表示缺失的组合直接丢掉。也就是重塑后出现缺失值的行就直接丢掉了
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