本文對應《R語言編程藝術》
第7章：R語言編程結構；
第9章：面向對象的編程；
第13章：調試
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R語言編程結構
控制語句：
循環：
for (n in x) { }
while (condition) { }
repeat { }
另外break也可以用在另兩種形式的循環語句中。注意repeat沒有跳出循環的判斷條件，因此使用break（或者類似return()）的語句。
除此之外，next語句可以用來跳過本次迭代的剩余部分。具體應用情景，是可以替代循環中的條件嵌套語句，不致代碼看起來混亂。
需要注意的是，for結構可以用在任何向量上，無論向量是什么模式，注意靈活運用。
對非向量集合的循環：R並不支持直接對非向量集合的循環，但是有一些間接但簡單的方式可以做到這點：
使用lapply()。如果循環的每次迭代之間相互獨立，就是用lapply()，可以允許以任意順序執行；
使用get()。這個函數接受一個代表對象名字的字符串參數，然后返回該對象的內容，看起來簡單，但是十分有用。
#假設u, v都是兩列的矩陣，要分別在這兩個矩陣上應用lm函數
for (m in c(“u”, “v”)) {
z <- get(m)
print(lm(z[, 2] ~ z[, 1]))
}
if-else結構：
#注意以下代碼
if (r == 4) {
x <- 1
} else {
x <- 3
y <- 4
}
雖然if后面只有一條語句，但是它對應的大括號是不能省略的，原因在於R的解釋器是根據else前面的右括號判斷這是一個if-else結構，如果沒有大括號，R將認為這是一個if結構。
#if-else結構的簡化 v <- if (cond) expression1 else expression2
這是一個簡化代碼的技巧，因為if-else結構最終會返回的值取決於cond是否為真。如果expression是函數調用語句，可以讓代碼更為清晰，但是如果語句復雜，就要優先考慮代碼是否清晰易懂。
處理向量時，使用向量化的ifelse()函數有可能提高運行速度。
算術和邏輯運算符及數值：
之前提到，R中只有向量，沒有標量，標量可以看作是僅有一個值的向量。但是在邏輯運算時，特別是if語句的條件控制，其邏輯值不能為向量，只能有一個值，也就是可以看作標量。這時，就要區分邏輯與和邏輯或的向量標量運算了。
| x && y |
標量的邏輯與運算 |
| x || y |
標量的邏輯或運算 |
| x & y |
向量的邏輯與運算 |
| x | y |
向量的邏輯或運算 |
如果if語句里的控制條件里出現向量並且長度大於1，R的處理方式是將向量的第一個元素作為控制條件返回結果，然后提示warning message
參數的默認值：
具名實參（named argument）：如果不使用默認值，那么在調用函數時必須給出參數的具體名稱；
惰性求值（lazy evaluation）原則：除非有需要，否則不會計算一個表達式的值，也就是說具名實參不一定會被使用。
返回值：
函數的返回值可以是任何R對象。通常為列表形式，但是如果有需要，甚至可以返回另一個函數。
一般來說，如果只在函數結尾返回值，要避免顯式地調用return()函數。如果想要將程序表達得更加清晰，在函數中間部分返回值的時候可以顯式地調用return()函數。
返回復雜對象：函數的返回值可以是另一個函數。如果函數需要返回多個返回值，可以把它們儲存在一個列表或其他容器變量中。
函數都是對象：
注意到函數是對象，也就是說對於對象的操作對函數也適用。包括創建、編輯，甚至在以函數組成的列表上做循環。
g <- function(h, a, b) h(a, b) body(g) <- quote(2 * x + 3) g(3) # 9
首先，function函數創建了一個函數，並賦值給g；然后body函數修改了g的函數體。因為函數主體部分屬於”call”類，而這種類是由quote()函數生成。
環境和變量作用域的問題：
頂層環境：<environment: R_GlobalEnv>
變量作用域的層次：里層的函數可以使用更加頂層的變量，如果層次之間變量命名發生沖突，優先使用最里層的變量。一般來說，里層對於更加頂層的變量只讀不可寫。可寫的情況將單獨討論。
ls()函數：調用不帶參數的ls()可以返回當前的局部變量；使用envir參數可以返回函數調用鏈中任何一個框架的局部變量名。
函數代碼對於其非局部變量一般只讀不寫，即使重新賦值也是影響它們的備份而不是變量本身。事實上，直到局部變量發生變化前，與其對應的全局變量是共享一個內存地址的。
R語言中沒有指針：
不能直接改變一個函數的參數，只能重新賦值。
其他因為沒有指針造成的問題將在下文討論。
向上級層次進行寫操作：
利用超賦值運算符對非局部變量進行寫操作：<<-
注意，超賦值運算符進行寫操作的時候，首先逐層向上級環境層次查找，遇到該變量的第一個層次即進行操作，如果沒有遇到，將在全局層次上新建變量。
用assign()函數對非局部變量進行寫操作：
可以通過設置函數參數指定向上層的哪一層次的變量進行寫操作。注意引用變量是使用字符串實現的。
全局變量的使用：一般來說不推薦在函數中寫全局變量，但是有時為了簡化代碼，這么做也是可以的，靈活運用即可。對於大型程序不推薦這樣做，因為存在着重寫不相關卻同名變量的風險。一種折中的方案是，在頂層環境中新建一個封裝全局變量的包，再使用assign()和get()函數通過索引到這個包來訪問全局變量。
閉包：這里的閉包指一種編程方法，具體做法是，先定義一個可創建局部變量的函數，再創建另一個函數可以訪問該變量。這樣，后面的一些函數創建的局部變量之間互不影響，各自獨立。
遞歸：
用於回歸和分類的遞歸分塊方法庫：rpart
置換函數：
任何左邊不是標識符（意味變量名）的賦值語句都可看作是“置換函數”。當遇到以下形式：
g(u) <- v
R語言會嘗試用以下方式執行：
u <- “g<-”(u, value = v)
直觀感受下，就是將值賦值給函數調用的結果。事實上，只要左邊不是變量名，就是一個置換語句，比如u[2] <- 8
寫函數代碼的工具：
快速載入環境：
source(“filename.R”)
編輯函數：
f1 <- edit(f1) f2 <- edit(f1)
創建自己的二元運算符：
> “%a2b%” <- function(a, b) return(a + 2 * b) > 3 %a2b% 5 [1] 13
匿名函數：
如果函數不是很復雜，可以省去函數定義的過程，在使用function()命令建立函數后直接調用，因為沒有具體的函數名，因此稱為匿名函數。應用情況取決於具體情況，可以使代碼更加易讀緊湊。
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面向對象的編程
- 能接觸到的R中所有東西（從數字到字符串到矩陣）都是對象
- R支持“封裝”（encapsulation），即把獨立但相關的數據項目打包為一個類的實例。封裝可以幫助你跟蹤相關的變量，提高清晰度
- R類是“多態”（polymorphic）的，這意味着相同的函數使用不同類的對象時可以調用不同的操作。多態可以促進代碼可重用性
- R允許“繼承”，即允許把一個給定的類的性質自動賦予為其下屬的更特殊化的類
S3類：
一個S3類包含一個列表，再附加上一個類名屬性和調度（dispatch）的功能。
S3泛型函數：即同一個函數可以針對不同的類調用不同的操作。可以通過method()函數找到給定泛型函數的所有實現方法，返回值中，星號標注的是不可見函數（nonvisible function），即不在默認命名空間中的函數，可以通過getAnywhere()函數找到這些函數。另外可以查看一個類能應用的所有泛型函數，代碼method(, class = “classname”)
編寫S3類：“類”屬性可以通過attr()或class()函數手動設置。然后可以針對自己編寫的類，設定獨有的泛型函數，下面是一個例子：
#創建一個名為employee的類的對象
j <- list(name = “Joe”, salary = 55000, union = T)
class(j) <- “employee”
#編寫類employee的打印方法
print.employee <- function(wrkr) {
cat(wrkr$name, “\n”)
cat(“salary”, wrkr$salary, “\n”)
cat(“union member”, wrkr$union, “\n”)
}
使用繼承：繼承的思想是在已有類的基礎上創建新的類：
#創建類employee的子類hrlyemployee k <- list(name = “Kate”, salary = 68000, union = F, hrsthismonth = 2) class(k) <- c(“hrlyemployee”, “employee”)
新類包含了兩個字符串，分別代表新類和原有的類，新類繼承了原有類的方法，可以使用對應的泛型函數。泛型函數在調度時的工作原理是首先查找兩個類名稱的第一個，如果沒查到，則再去查找第二個類，實現了繼承。
S4類：
| 操作 |
S3類 |
S4類 |
| 定義類 |
在構造函數的代碼中隱式定義 |
setClass() |
| 創建對象 |
創建列表，設置類屬性 |
new() |
| 引用成員變量 |
$ |
@ |
| 實現泛型函數f() |
定義f.classname() |
setMethod() |
| 聲明泛型函數 |
UseMethod() |
setGeneric() |
編寫S4類：
> #定義類employee > setClass(“employee”, + representation( + name = “character”, + salary = “numeric”, + union = “logical”) + ) [1] “employee” > #創建一個類的實例 > joe <- new(“employee”, name = “Joe”, salary = 55000, union = TRUE) > joe An object of class “employee” Slot “name”: [1] “Joe” Slot “salary”: [1] 55000 Slot “union”: [1] TRUE > #引用成員變量 > joe@salary [1] 55000 > slot(joe, “salary”) [1] 55000 > #賦值也可以使用這兩種方法 > joe@salary <- 88000 > slot(joe, “salary”) <- 88000
S4類的安全性在於，如果給不存在的成員變量賦值，會有報錯消息，而S3類將會新建一個成員變量。
> joe@salry <- 48000 Error in checkSlotAssignment(object, name, value) : “salry” is not a slot in class “employee”
在S4類上實現泛型函數：
#show()函數指在交互模式下，輸入變量名直接打印
setMethod(“show”, “employee”,
function(object) {
inorout <- ifelse(object@union, “is”, “is not”)
cat(object@name, “has a salary of”, object@salary,
"and", inorout, "in the union", "\n")
}
)
S3類和S4類的對比：
S3具有較強的靈活性，而S4具有很好的安全性。一般來說推薦使用S3使代碼更加靈活，而當安全性更加重要時選擇S4（比如混合編程的情況下）。
對象的管理：
ls()函數：列出所有對象；
rm()函數：刪除特定對象；
save()函數：保存對象集合，可以用load()載入；
查看對象內部結構的函數：class(), mode(), names(), attributes(), unclass(), str(), edit()；
exists()函數：判斷對象是否存在。
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調試
調試的基本原則：
調試的本質：確認原則；
從小處着手；
模塊化的、自頂向下的調試風格；
反漏洞。