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R語言data.table包是自帶包data.frame的升級版,用於數據框格式數據的處理,最大的特點快。包括兩個方面,一方面是寫的快,代碼簡潔,只要一行命令就可以完成諸多任務,另一方面是處理快,內部處理的步驟進行了程序上的優化,使用多線程,甚至很多函數是使用C寫的,大大加快數據運行速度。因此,在對大數據處理上,使用data.table無疑具有極高的效率。這里我們主要講的是它對數據框結構的快捷處理。
和data.frame的高度兼容
DT = data.table(x=rep(c("b","a","c"),each=3), y=c(1,3,6), v=1:9)

下面DT都是用這個data.table
可見它是屬於data.table和data.frame類,並且取列,維數,都可以采用data.frame的方法。
DF = data.frame(x=rep(c("b","a","c"),each=3), y=c(1,3,6), v=1:9)
DT = data.table(x=rep(c("b","a","c"),each=3), y=c(1,3,6), v=1:9)
DF
DT
identical(dim(DT), dim(DF)) # TRUE
identical(DF$a, DT$a) # TRUE
is.list(DF) # TRUE
is.list(DT) # TRUE
is.data.frame(DT) # TRUE
不過data.frame默認將非數字轉化為因子;而data.table 會將非數字轉化為字符

data.table數據框也可使用dplyr包的管道,這里不作闡述。
data.table常用的函數
as.data.table(x, keep.rownames=FALSE, ...) 將一個R對象轉化為data.table,R可以時矢量,列表,data.frame等,keep.rownames決定是否保留行名或者列表名,默認FALSE,如果TRUE,將行名存在"rn"行中,keep.rownames="id",行名保存在"id"行中。
DF = data.frame(x=rep(c("b","a","c"),each=3), y=c(1,3,6), v=1:9) #新建data.frame DF
DT=as.data.table(DF,keep.rownames=TRUE)

setDT(x, keep.rownames=FALSE, key=NULL, check.names=FALSE) 把一個R對象轉化為data.table,比as.data.table快,因為以傳地址的方式直接修改原對象,沒有拷貝
copy(x) 深度拷貝一個data.table,x即data.table對象。data.table為了加快速度,會直接在對象地址修改,因此如果需要就要在修改前copy,直接修改的命令有:=添加一列,set系列命令比如下面提到的setattr,setnames,setorder等;當使用dt_names = names(DT)的時候,修改dt_names會修改原data.table的列名,如果不想被修改,這個時候應copy原data.table,也可以使用dt_names <- copy(names(DT))直接copy列名,這樣不必copy整個data.table。
kDT=copy(DT) #kDT時DT的一個copy
**rowid(..., prefix=NULL) ** 產生unique的id,prefix參數在id前面加前綴

setattr 設置DT的屬性,setattr(x,name,value) x時data.table,list或者data.frame,而name時屬性名,value時屬性值,setnames(x,old,new),設置x的列名,old是舊列名或者數字位置,new是新列名

setcolorder(x,neworder) 重新安排列的順序,neworder字符矢量或者行數

set(DT,rownum,colnum,value)直接修改某個位置的值,rownum行號,colnum,列號,行號列號推薦使用整型,保證最快速度,方法是在數字后面加L,比如1L,value是需要賦予的值。比:=還快,通常和循環配合使用

至於這個操作究竟有多快,可以看一下(參照官方manual的命令),另外個人覺得最牛的三個函數是set(),fread,和fwrite

fread
fread(input, sep="auto", sep2="auto", nrows=-1L, header="auto", na.strings="NA", file,
stringsAsFactors=FALSE, verbose=getOption("datatable.verbose"), autostart=1L,
skip=0L, select=NULL, drop=NULL, colClasses=NULL,
integer64=getOption("datatable.integer64"),
# default: "integer64"
dec=if (sep!=".") "." else ",", col.names,
check.names=FALSE, encoding="unknown", quote="\"",
strip.white=TRUE, fill=FALSE, blank.lines.skip=FALSE, key=NULL,
showProgress=getOption("datatable.showProgress"), # default: TRUE
data.table=getOption("datatable.fread.datatable") # default: TRUE
)
input輸入的文件,或者字符串(至少有一個"\n");
sep列之間的分隔符;
sep2,分隔符內再分隔的分隔符,功能還沒有應用;
nrow,讀取的行數,默認-l全部,nrow=0僅僅返回列名;
header第一行是否是列名;
na.strings,對NA的解釋;
file文件路徑,再確保沒有執行shell命令時很有用,也可以在input參數輸入;
stringsASFactors是否轉化字符串為因子,
verbose,是否交互和報告運行時間;
autostart,機器可讀這個區域任何行號,默認1L,如果這行是空,就讀下一行;
skip跳過讀取的行數,為1則從第二行開始讀,設置了這個選項,就會自動忽略autostart選項,也可以是一個字符,skip="string",那么會從包含該字符的行開始讀;
select,需要保留的列名或者列號,不要其它的;
drop,需要取掉的列名或者列號,要其它的;
colClasses,類字符矢量,用於罕見的覆蓋而不是常規使用,只會使一列變為更高的類型,不能降低類型;
integer64,讀如64位的整型數;
dec,小數分隔符,默認"."不然就是","
col.names,給列名,默認試用header或者探測到的,不然就是V+列號;
encoding,默認"unknown",其它可能"UTF-8"或者"Latin-1",不是用來重新編碼的,而是允許處理的字符串在本機編碼;
quote,默認""",如果以雙引開頭,fread強有力的處理里面的引號,如果失敗了就會用其它嘗試,如果設置quote="",默認引號不可用
strip.white,默認TRUE,刪除結尾空白符,如果FALSE,只取掉header的結尾空白符;
fill,默認FALSE,如果TRUE,不等長的區域可以自動填上,利於文件順利讀入;
blank.lines.skip,默認FALSE,如果TRUE,跳過空白行
key,設置key,用一個或多個列名,會傳遞給setkey
showProgress,TRUE會顯示腳本進程,R層次的C代碼
data.table,TRUE返回data.table,FALSE返回data.frame
實例如下,1.8GB的數據讀入94秒,可見讀入文件速度非常快,

fwrite
fwrite(x, file = "", append = FALSE, quote = "auto",
sep = ",", sep2 = c("","|",""),
eol = if (.Platform$OS.type=="windows") "\r\n" else "\n",
na = "", dec = ".", row.names = FALSE, col.names = TRUE,
qmethod = c("double","escape"),
logicalAsInt = FALSE, dateTimeAs = c("ISO","squash","epoch","write.csv"),
buffMB = 8L, nThread = getDTthreads(),
showProgress = getOption("datatable.showProgress"),
verbose = getOption("datatable.verbose"))
x,具有相同長度的列表,比如data.frame和data.table等;
file,輸出文件名,""意味着直接輸出到操作台;
append,如果TRUE,在原文件的后面添加;
quote,如果"auto",因子和列名只有在他們需要的時候才會被加上雙引號,例如該部分包括分隔符,或者以"\n"結尾的一行,或者雙引號它自己,如果FALSE,那么區域不會加上雙引號,如果TRUE,就像寫入CSV文件一樣,除了數字,其它都加上雙引號;
sep,列之間的分隔符;
sep2,對於是list的一列,寫出去時list成員間以sep2分隔,它們是處於一列之內,然后內部再用字符分開;
eol,行分隔符,默認Windows是"\r\n",其它的是"\n";
na,na值的表示,默認"";
dec,小數點的表示,默認".";
row.names,是否寫出行名,因為data.table沒有行名,所以默認FALSE;
col.names ,是否寫出列名,默認TRUE,如果沒有定義,並且append=TRUE和文件存在,那么就會默認使用FALSE;
qmethod,怎樣處理雙引號,"escape",類似於C風格,用反斜杠逃避雙引,“double",默認,雙引號成對;
logicalAsInt,邏輯值作為數字寫出還是作為FALSE和TRUE寫出;
dateTimeAS, 決定 Date/IDate,ITime和POSIXct的寫出,"ISO"默認,-2016-09-12, 18:12:16和2016-09-12T18:12:16.999999Z;"squash",-20160912,181216和20160912181216999;"epoch",-17056,65536和1473703936;"write.csv",就像write.csv一樣寫入時間,僅僅對POSIXct有影響,as.character將digits.secs轉化字符並通過R內部UTC轉回本地時間。前面三個選項都是用新的特定C代碼寫的,較快
buffMB,每個核心給的緩沖大小,在1到1024之間,默認80MB
nThread,用的核心數。
showProgress,在工作台顯示進程,當用file==""時,自動忽略此參數
verbose,是否交互和報告時間

data.table數據框結構處理語法
data.table[ i , j , by]
i 決定顯示的行,可以是整型,可以是字符,可以是表達式,j 是對數據框進行求值,決定顯示的列,by對數據進行指定分組,除了by ,也可以添加其它的一系列參數:
keyby,with,nomatch,mult,rollollends,which,.SDcols,on。
i 決定顯示的行
DT = data.table(x=rep(c("b","a","c"),each=3), y=c(1,3,6), v=1:9) #新建data.table對象DT
DT[2] #取第二行
DT[2:3] #取第二到第三行
DT[order(x)] #將DT按照X列排序,簡化操作,另外排序也可以setkey(DT,x),出來的DT就已經是按照x列排序的了。用haskey(DT)判斷DT是否已經設置了key,可以設置多個列作為key
DT[y>2] # DT$y>2的行
DT[!2:4] #除了2到4行剩余的行
DT["a",on="x"] #on 參數,DT[D,on=c("x","y")]取DT上"x","y"列上與D上“x"、"y"的列相關聯的行,與D進行merge。比如此例取出DT 中 X 列為"a"的行,和"a"進行merge。on參數的第一列必須是DT的第一列
DT[.("a"), on="x"] #和上面一樣.()有類似與c()的作用
DT["a", on=.(x)] #和上面一樣
DT[x=="a"] # 和上面一樣,和使用on一樣,都是使用二分查找法,所以它們速度比用data.frame的快。也可以用setkey之后的DT,輸入DT["a"]或者DT["a",on=.(x)]如果有幾個key的話推薦用on
DT[x!="b" | y!=3] #x列不等於"b"或者y列不等於3的行
DT[.("b", 3), on=.(x, v)] #取DT的x,v列上x="b",v=3的行
j 對數據框進行求值輸出
j 參數對數據進行運算,比如sum,max,min,tail等基本函數,輸出基本函數的計算結果,還可以用n輸出第n列,.N(總列數,直接在j輸入.N取最后一列),:=(直接在data.table上添加列,沒有copy過程,所以快,有需要的話注意備份),.SD輸出子集,.SD[n]輸出子集的第n列,DT[,.(a = .(), b = .())] 輸出一個a、b列的數據框,.()就是要輸入的a、b列的內容,還可以將一系列處理放入大括號,如{tmp <- mean(y);.(a = a-tmp, b = b-tmp)}
DT[,y] #返回y列,矢量
DT[,.(y)] #返回y列,返回data.table
DT[, sum(y)] #對y列求和
DT[, .(sv=sum(v))] #對y列求和,輸出sv列,列中的內容就是sum(v)
DT[, .(sum(y)), by=x] # 對x列進行分組后對各分組y列求總和
DT[, sum(y), keyby=x] #對x列進行分組后對各分組y列求和,並且結果按照x排序
DT[, sum(y), by=x][order(x)] #和上面一樣,采取data.table的鏈接符合表達式
DT[v>1, sum(y), by=v] #對v列進行分組后,取各組中v>1的行出來,各組分別對定義的行中的y求和
DT[, .N, by=x] #用by對DT 用x分組后,取每個分組的總行數
DT[, .SD, .SDcols=x:y] #用.SDcols 定義SubDadaColums(子列數據),這里取出x到之間的列作為子集,然后.SD 輸出所有子集
DT[2:5, cat(y, "\n")] #直接在j 用cat函數,輸出2到5列的y值
DT[, plot(a,b), by=x] #直接在j用plot函數畫圖,對於每個x的分組畫一張圖
DT[, m:=mean(v), by=x] #對DT按x列分組,直接在DT上再添加一列m,m的內容是mean(v),直接修改並且不輸出到屏幕上
DT[, m:=mean(v), by=x] [] #加[]將結果輸出到屏幕上
DT[,c("m","n"):=list(mean(v),min(v)), by=x][] # 按x分組后同時添加m,n 兩列,內容是分別是mean(v)和min(v),並且輸出到屏幕
DT[, `:=`(m=mean(v),n=min(v)),by=x][] #內容和上面一樣,另外的寫法
DT[,.(seq = min(y):max(v)), by=x] #輸出seq列,內容是min(a)到max(b)
DT[, c(.(y=max(y)), lapply(.SD, min)), by=x, .SDcols=y:v] #對DT取y:v之間的列,按x分組,輸出max(y),對y到v之間的列每列求最小值輸出。
by,on,with等參數
by 對數據進行分組

on DT[D,on=c("x","y")]取DT上"x","y"列上與D上"x","y”列相關聯的行,並與D進行merge

DT[X, on="x"] #左聯接
X[DT, on="x"] #右聯接
DT[X, on="x", nomatch=0] #內聯接,nomatch=0表示不返回不匹配的行,nomatch=NA表示以NA返回不匹配的值
with 默認是TRUE,列名能夠當作變量使用,即x相當於DT$"x",當是FALSE時,列名僅僅作為字符串,可以用傳統data.frame方法並且返回data.table,x[, cols, with=FALSE] 和x[, .SD, .SDcols=cols]一樣


mult 當有i 中匹配到的有多行時,mult控制返回的行,"all"返回全部(默認),"first",返回第一行,"last"返回最后一行

roll 當i中全部行匹配只有某一行不匹配時,填充該行空白,+Inf(或者TRUE)用上一行的值填充,-Inf用下一行的值填充,輸入某數字時,表示能夠填充的距離,near用最近的行填充
rollends 填充首尾不匹配的行,TRUE填充,FALSE不填充,與roll一同使用


which TRUE返回匹配的行號,NA返回不匹配的行號,默認FALSE返回匹配的行

.SDcols 取特定的列,然后.SD就包括了頁寫選定的特定列,可以對這些子集應用函數處理

allow.cartesian FALSE防止結果超出nrow(x)+nrow(i)行,常常因為i中有重復的列而超出。這里的cartesian和傳統上的cartesian不一樣。
參考文獻
data.table包manual:https://cran.r-project.org/web/packages/data.table/data.table.pdf
