آموزش آرایه در زبان R

آموزش برنامه نویسی آموزش متنی برنامه نویسی

0 دیدگاه

آرایه در زبان R اشیای داده‌ای هستند که می‌توانند داده‌ها را در بیش از دو بُعد ذخیره کنند. برای مثال، اگر یک آرایه با ابعاد (2, 3, 4) بسازیم، در واقع ۴ ماتریس مستطیلی ایجاد می‌شود که هر کدام شامل ۲ سطر و ۳ ستون هستند. نکته مهم این است که آرایه‌ها تنها می‌توانند داده‌هایی از یک نوع (data type) ذخیره کنند.

ایجاد آرایه در زبان R

برای ایجاد آرایه از تابع array() استفاده می‌کنیم. این تابع یک یا چند بردار (vector) را به‌عنوان ورودی می‌گیرد و با استفاده از مقادیر پارامتر dim آرایه را می‌سازد.

مثال

کد زیر یک آرایه شامل دو ماتریس ۳×۳ ایجاد می‌کند که هر کدام دارای ۳ سطر و ۳ ستون هستند:

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# ساخت آرایه با استفاده از این بردارها
result <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))
print(result)

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت

vector1 <- c(5,9,3)

vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# ساخت آرایه با استفاده از این بردارها

result <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

print(result)

وقتی کد بالا را اجرا می‌کنیم، نتیجه زیر را تولید می‌کند:

, , 1

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

, , 2

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

, , 1

[,1] [,2] [,3]

[1,] 5 10 13

[2,] 9 11 14

[3,] 3 12 15

, , 2

[,1] [,2] [,3]

[1,] 5 10 13

[2,] 9 11 14

[3,] 3 12 15

نام‌گذاری سطرها، ستون‌ها و ماتریس‌ها

می‌توانیم برای سطرها، ستون‌ها و حتی هر ماتریس موجود در آرایه نام تعیین کنیم. این کار با استفاده از پارامتر dimnames انجام می‌شود.

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# تعریف نام برای ستون‌ها، سطرها و ماتریس‌ها
column.names <- c("COL1","COL2","COL3")
row.names <- c("ROW1","ROW2","ROW3")
matrix.names <- c("Matrix1","Matrix2")

# ساخت آرایه با نام‌گذاری ابعاد
result <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2), 
                dimnames = list(row.names, column.names, matrix.names))
print(result)

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت

vector1 <- c(5,9,3)

vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

# تعریف نام برای ستون‌ها، سطرها و ماتریس‌ها

column.names <- c("COL1","COL2","COL3")

row.names <- c("ROW1","ROW2","ROW3")

matrix.names <- c("Matrix1","Matrix2")

# ساخت آرایه با نام‌گذاری ابعاد

result <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2),

dimnames = list(row.names, column.names, matrix.names))

print(result)

وقتی کد بالا را اجرا می‌کنیم، نتیجه زیر را تولید می‌کند:

, , Matrix1

     COL1 COL2 COL3
ROW1    5   10   13
ROW2    9   11   14
ROW3    3   12   15

, , Matrix2

     COL1 COL2 COL3
ROW1    5   10   13
ROW2    9   11   14
ROW3    3   12   15

, , Matrix1

COL1 COL2 COL3

ROW1 5 10 13

ROW2 9 11 14

ROW3 3 12 15

, , Matrix2

COL1 COL2 COL3

ROW1 5 10 13

ROW2 9 11 14

ROW3 3 12 15

دسترسی به عناصر آرایه در زبان R

در زبان R می‌توانیم عناصر آرایه را مانند ماتریس‌ها و بردارها با استفاده از اندیس‌دهی فراخوانی کنیم. در مثال زیر، یک آرایه سه‌بعدی ایجاد شده و دستورات مختلفی برای دسترسی به بخش‌های آن نوشته شده است:

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)
column.names <- c("COL1","COL2","COL3")
row.names <- c("ROW1","ROW2","ROW3")
matrix.names <- c("Matrix1","Matrix2")

# ساخت آرایه با نام‌گذاری ابعاد
result <- array(c(vector1,vector2),
                dim = c(3,3,2),
                dimnames = list(row.names, column.names, matrix.names))

# چاپ سطر سوم از ماتریس دوم
print(result[3,,2])

# چاپ عنصری در سطر اول و ستون سوم از ماتریس اول
print(result[1,3,1])

# چاپ کل ماتریس دوم
print(result[,,2])

# ایجاد دو بردار با طول‌های متفاوت

vector1 <- c(5,9,3)

vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

column.names <- c("COL1","COL2","COL3")

row.names <- c("ROW1","ROW2","ROW3")

matrix.names <- c("Matrix1","Matrix2")

# ساخت آرایه با نام‌گذاری ابعاد

result <- array(c(vector1,vector2),

dim = c(3,3,2),

dimnames = list(row.names, column.names, matrix.names))

# چاپ سطر سوم از ماتریس دوم

print(result[3,,2])

# چاپ عنصری در سطر اول و ستون سوم از ماتریس اول

print(result[1,3,1])

# چاپ کل ماتریس دوم

print(result[,,2])

وقتی کد بالا را اجرا می‌کنیم، نتیجه زیر را تولید می‌کند:

COL1 COL2 COL3 
   3   12   15 
[1] 13
     COL1 COL2 COL3
ROW1    5   10   13
ROW2    9   11   14
ROW3    3   12   15

COL1 COL2 COL3

3 12 15

[1] 13

COL1 COL2 COL3

ROW1 5 10 13

ROW2 9 11 14

ROW3 3 12 15

دستکاری عناصر آرایه

از آنجا که آرایه از چندین ماتریس تشکیل شده است، می‌توانیم عملیات ریاضی را با انتخاب ماتریس‌ها یا عناصر خاص اجرا کنیم. در مثال زیر دو ماتریس انتخاب شده و جمع زده می‌شوند:

# ایجاد بردارها و آرایه اول
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)
array1 <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

# ایجاد بردارها و آرایه دوم
vector3 <- c(9,1,0)
vector4 <- c(6,0,11,3,14,1,2,6,9)
array2 <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

# انتخاب ماتریس دوم از هر آرایه
matrix1 <- array1[,,2]
matrix2 <- array2[,,2]

# جمع دو ماتریس
result <- matrix1 + matrix2
print(result)

# ایجاد بردارها و آرایه اول

vector1 <- c(5,9,3)

vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

array1 <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

# ایجاد بردارها و آرایه دوم

vector3 <- c(9,1,0)

vector4 <- c(6,0,11,3,14,1,2,6,9)

array2 <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

# انتخاب ماتریس دوم از هر آرایه

matrix1 <- array1[,,2]

matrix2 <- array2[,,2]

# جمع دو ماتریس

result <- matrix1 + matrix2

print(result)

وقتی کد بالا را اجرا می‌کنیم، نتیجه زیر را تولید می‌کند:

     [,1] [,2] [,3]
[1,]   10   20   26
[2,]   18   22   28
[3,]    6   24   30

[,1] [,2] [,3]

[1,] 10 20 26

[2,] 18 22 28

[3,] 6 24 30

محاسبات روی عناصر آرایه

برای انجام محاسبات روی ابعاد مختلف یک آرایه می‌توان از تابع apply() استفاده کرد.

ساختار کلی تابع

apply(x, margin, fun)

1	apply(x, margin, fun)

توضیح پارامتر ها:

x: آرایه ورودی
margin: بعدی که تابع روی آن اعمال می‌شود (۱ برای سطرها، ۲ برای ستون‌ها و …)
fun: تابعی که باید روی داده‌ها اعمال شود (مثل sum، mean و …)

مثال

# ایجاد آرایه
vector1 <- c(5,9,3)
vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)
new.array <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))
print(new.array)

# محاسبه مجموع سطرها در کل ماتریس‌ها
result <- apply(new.array, c(1), sum)
print(result)

# ایجاد آرایه

vector1 <- c(5,9,3)

vector2 <- c(10,11,12,13,14,15)

new.array <- array(c(vector1,vector2), dim = c(3,3,2))

print(new.array)

# محاسبه مجموع سطرها در کل ماتریس‌ها

result <- apply(new.array, c(1), sum)

print(result)

وقتی کد بالا را اجرا می‌کنیم، نتیجه زیر را تولید می‌کند:

, , 1

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

, , 2

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    5   10   13
[2,]    9   11   14
[3,]    3   12   15

[1] 56 68 60