关于在R中使用函数的教程！ _作用域

本文概述

什么是函数？
R中的函数
R中最受欢迎的函数是什么？
用户定义函数(UDF)
如何在RStudio中看到R函数？
调用其他脚本中定义的R函数
R中的嵌套函数调用
函数参数及其默认值
R中的匿名函数
R中的函数和函数式编程
摘要

在上一篇文章中, 你介绍了R语言控制流程, 循环或循环结构的一部分。在随后的文章中, 你了解了更多有关如何通过使用apply()函数系列来避免循环的函数, 这些函数以重复的方式作用于复合数据。这篇文章将从R程序员的角度向你介绍函数的概念, 并将说明函数在R代码中的作用范围。
该帖子将涵盖以下主题：

什么是函数？
R中的函数
R中最受欢迎的函数是什么？
用户定义函数(UDF)
如何在RStudio中看到R函数？
调用其他脚本中定义的R函数
R中的嵌套函数调用
参数及其默认值
R中的匿名函数
R中的函数和函数编程

(要练习, 请尝试R课程中的srcmini的Writing Functions。)
什么是函数？在编程中, 你可以使用函数来合并要重复使用的指令集, 或者由于它们的复杂性而更好地独立于子程序并在需要时调用。函数是为执行指定任务而编写的一段代码；它可以或不能接受参数或参数, 并且可以或不能返回一个或多个值。
现在那是多么通用！
实际上, 从数学到计算机科学, “ 函数” 有几种可能的正式定义。通常, 其参数构成输入, 其返回值构成输出。
在这里, 你将使用一个简单的定义去掉数学上的限制：” 每个输入与一个输出恰好相关的属性” 。你将看到有些函数可对某些输入值进行操作, 可能会产生多个结果, 具体取决于它们的内部构造方式。
R中的函数存在许多用于定义和表达函数, 子例程, 过程, 方法等的术语, 但是出于本文的目的, 你将忽略这种区别, 这通常是语义上的, 让人联想到其他较旧的编程语言。你通常将每个结构表示为” 函数” , 主要是因为在R中, 我们只有…函数！
(对于受惊的读者, 这是一个链接：语义)。
在R中, 根据基础文档, 你可以使用以下结构定义函数

function (arglist){body}

大括号之间的代码是函数的主体。
请注意, 通过使用内置函数, 你唯一需要担心的是如何有效地传递正确的输入参数(arglist)和管理返回值(如果有)。
R中最受欢迎的函数是什么？现在, 鉴于R中函数和库的数量众多, 你如何确定自己要学习和掌握的函数和对象？而且由于许多函数出现在不同的程序包(库)中, 你是否还不知道要使用哪些库？
提示：请在srcmini的R软件包初学者指南中详细了解R软件包和库之间的区别。
借助数据科学, 你会发现有人已经考虑过这一点：

通过基于下载跟踪对函数进行排名, 尽管不是很及时；要么
通过按类别列出函数；要么
通过进一步创建和征集备忘单；最后,
通过设计类似于Google的包依赖关系算法来找出最重要的包依赖关系。

到目前为止, 你仅了解到有很多R函数以多种程序包的形式组织, 最困难的工作是正确确定要传递的参数(参数或args)以及如何处理其返回值。。
因此, 更多地了解函数内部工作的最佳方法是编写自己的函数。
用户定义函数(UDF) 无论你是要完成特定任务, 还是不知道已经存在专用函数或库, 或者是因为当你花费大量时间寻找一些现有解决方案时, 你可能已经拥有了自己的解决方案, 因此你会在某个时候找到自己输入类似：

function.name < - function(arguments) { computations on the arguments some other code }

因此, 在大多数情况下, 函数在关键字” function” 后的()中有一个名称, 其中一些自变量用作该函数的输入；主体, 即花括号{}中的代码, 你可以在其中执行计算；并可以具有一个或多个返回值(输出)。通过将指令函数(参数)” 分配” 给” 变量” function.name, 然后其余其余部分, 来定义与变量相似的函数。
请记住, 还有一些不带有名称的函数；这些被称为” 匿名函数” 。
确保你为函数选择的名称不是R保留字。例如, 这意味着你不想为自己的UDF选择现有函数的名称, 因为这会引起你很多麻烦, 因为R不会知道你指的是你最近定义的UDF还是现有函数已加载其中一个库。
避免这种情况的一种方法是使用帮助系统：是否通过输入{r eval = FALSE}获得了一些信息？ OurFunctionName, 你最好不要使用该名称, 因为它已经被使用了。
请注意, 仍然可以为你自己的UDF使用现有函数的名称, 但不建议这样做；这将要求你将一个函数与另一个函数隐藏起来！
一旦在函数定义中定义了函数, 就可以在代码中的其他地方调用或使用它。你可以在下面的代码段中轻松地发现这一点, 在该代码段中, 你定义了一个计算参数平方的函数, 然后在为其参数赋值之后调用它：
需要一些注释来说明UDF的工作：

首先, 使用关键字function将函数定义为变量myFirstFun, 该函数还将接收n作为参数(无类型说明)。后者将存在于函数中。你使用了整数, 但是n也可以是向量, 矩阵或字符串：R可以为你很好地处理所有这些；
在代码段中, 调用函数时, 将其分配给变量m。本质上这不是必需的, 因为R总是会打印上一次完成的评估, 但是你这样做是为了清楚起见, 也许是因为你想稍后再使用该结果。但是, 如果你不这样做, R将在运行下一条命令时忘记此评估；
调用该函数时, 可以使用一个任意变量, 例如上面的代码块中的k, 并为其分配一个整数值。你这样做是为了说明变量不需要相同的名称(或相同的类型), 因为它是一个不同的对象。这意味着
你可能使用了相同的名称n；稍后你将详细了解！

但是请注意, 此n与我们在函数体内使用的n不同。实际上, 如果你执行以下操作：
你会看到k和n保持其初始定义的值。
如果你在上次调用之前未定义变量n, 则R会向你抛出错误, 如下所示：
提示：在尝试上面的代码块之前, 请记住要清理工作区：如果在RStudio中工作, 请在环境窗口中单击画笔, 或取消注释以下代码段的第一行, 否则R会记住以前的值。你可以通过先运行rm(list = ls())来实现。
或者, 要从工作空间中删除特定元素, 可以使用函数rm(x, y, z … )从环境中删除对象x, y, z。这些可以是变量, 数据集, 也可以是函数。
你应该得到以下错误：” myFirstFun(n)中的错误：找不到对象’ n'” 。请注意, 任何其他先前未定义的变量也会导致相同的错误。这是因为R执行的是惰性计算：它仅在以下情况下检查因此, 如果你将参数定义为字符k =’ a’ , 则会收到错误：n * n中的错误：二进制运算符的非数字参数。
这也意味着, 如果你在未传递第二个参数的情况下定义了第二个参数, 则R仅在必要时(例如, 在引用该参数的情况下)抱怨, 而没有提供值。你将在关于参数的部分中阅读有关此内容的更多信息。
因此, 你已经看到了” 作用域” 或变量可见性的第一个示例。

如上图所示, 函数的基本特征是内部使用的变量是局部的。这意味着, 例如, 它们的范围位于函数内部, 并且仅限于函数本身, 因此在函数主体外部不可见。
显然, 函数需要一种与外界通信的方法, 通常是通过一个或多个参数(“ 输入” )和函数返回给调用者的一个或多个值(称为” 输出” )。
在你的示例中, 函数返回值包含在变量m中。请注意, 由于函数中的所有对象都是本地对象, 因此它们不会显示在你的工作空间中。为了使它们可以从函数主体外部访问, 你需要使用return。
因此, 可以说R中的环境是嵌套的。它们以树形结构组织, 反映了R遇到符号时的运行方式。 R从下往上开始：当在当前函数环境中找不到符号时, 它将向上查找到全局环境的下一层。最终, 如果找不到该符号, R将给出错误。
在尝试截取函数中定义的变量时(例如在调试时)就是这种情况。如果脚本环境中存在具有相同名称的符号, 则会显示该符号。但是, 它不是函数中的变量：RStudio环境仍然不可见。
因此, 要检查函数中的变量, 可以使用打印语句来提供帮助。
如何在RStudio中看到R函数？开发函数时, 你可以在RStudio环境中看到它。可视化其代码的一种简单方法是键入其名称而不带括号()。
当你退出Rstudio而不关闭函数脚本文件时, 并且在退出时保存了环境时, 你会在工作空间中的脚本文件中再次找到它, 而该脚本文件可能在你退出后就已经存在。
但是, 在开发稍大的项目时, 很可能你将函数编写为R脚本并将其保存在某处。
调用其他脚本中定义的R函数也许你计划了一个实用程序函数库, 并希望从正在开发的另一个脚本中调用其中一个或多个。这是如何运作的？
首先, 请注意在R中加载和执行函数的简单方法。这可能在Rstudio控制台中不可见, 但是在任何R控制台中都可见。如果上面看到的函数代码片段myFirstFun已保存到R脚本文件中, 请说myIndepFun.R, 你可以使用命令source()加载该函数：

source("myIndepFun.R")

而且此命令也可以通过脚本运行。
但是, 你可能希望在脚本文件MyUtils.R中找到一个特定的函数, 例如myFirstFun, 该文件包含其他实用程序函数。
在这种情况下, “ 源” 命令将在调用函数exist()后找到该函数：

if(exists("myFirstFun", mode = "function")) source("MyUtils.R")

如果拼写错误或忘记了如何调用文件, 则可以使用sapply()从目录中检索扩展名为.R的文件名及其全名的列表, 并说” / R / MyFiles” , 然后加载它们：

sapply(list.files(pattern="[.]R$", path="R/MyFiles/", full.names=TRUE), source);

R中的嵌套函数调用函数中不需要return语句, 但是建议在函数执行多次计算时, 或者希望在函数主体外部访问值(而不是包含它的对象！)时使用return语句。如你所见, 后者不是默认行为。
注意, 顾名思义, 它具有结束函数执行并将控制权返回给调用它的代码的作用。
现在考虑以下参数：这些参数可以是任何类型, 并且在函数内部可以具有默认值。即使未将显式值传递给输出, 后者也会提供输出。最后, 你可以在一个函数内调用另一个函数。
让我们通过以下示例详细了解这些要点。
首先, 定义一个向量v, 将在以下内容中使用：

# Define a numeric vector `v` of 4 elements v < - c(1, 3, 0.2, 1.5, 1.7)# Define a matrix `M` M < - cbind( c(0.2, 0.9, 1), c(1.0, 5.1, 1), c(6, 0.2, 1), c(2.0, 9, 1))

然后, 显示一个示例函数, 该示例调用上面创建的第一个函数。请注意, 即使函数是用两个参数定义的, 也只能在调用中传递一个参数。这次你还使用return()：
如果忘记了后者, 就像下面的代码块一样, 你将永远无法访问输出。
实际上, 如最后一条命令所示, 输出为NULL, 这仅仅是因为即使内部函数的返回值填充了向量u, 后者也仍然限制在第二个函数内, 因为它不返回任何值！
函数参数及其默认值你已经看到在()中指定了函数参数。让我们看一系列示例, 以计算作为参数传递的值n的一些幂, 在参数管理上几乎没有变化：
在这种情况下, 你会看到如果同时指定了两个参数, 则函数将计算2 ^ 3 = 8。当你仅传递第一个参数n时, 该函数将使用默认值y = 2进行计算。如果省略参数, R会引发错误。取消注释行以查看错误！
在这里, 你指定第二个参数, 即指数作为值列表, 以计算指数小于或等于1的给定n的幂：
在这里, 仅指定n(代码段中的2)会使函数根据指定的指数列表计算所有幂。
以下是等效的：在这里你没有默认使用上面的值, 而是通过函数missing()对参数进行了if测试来检查其是否存在：
好的, 但是你可以做得更好！使用默认列表作为验证输入的用户输入的检查器。下面的MyFourthFun函数检查y值是否在列表中：如果是, 则代码将执行电源操作, 否则将执行默认操作或抛出错误：
请注意, 在上面的代码块中, 你只是添加到打印中以检查传递给它的输入值, 因为你将无法从工作区中看到这些值。因此, 取消注释这些即可进行检查！
第一个调用执行了预期的操作, 第二个调用未执行, 并且抱怨该指数不在列表中；第三个将使用默认指数, 第四个将使用两个默认值。
这个主题有很多可能的变化, 但是你已经拥有了这个精神！
R中的匿名函数当你不给函数命名时, 就是在创建一个匿名函数。
这怎么可能？
这是因为在R中, 函数(实际上是任何对象)的求值无需将其或其结果分配给任何命名变量, 并且可以应用于任何标准R函数。
语法与上面看到的普通UDF略有不同, 因为现在你使用了不同的括号方法：

首先, 通常在关键字function之后使用()来表示对函数的调用：这可以指定参数, 例如x。
其次, 一对()包围着function(x)声明和主体；
第三, 在上一个构造之后, 你可以指定调用中传递的参数。

它是这样的：
为什么或何时使用匿名函数？
如上面的语法所示, 你可以一口气完成所有工作：在一行语句中进行声明和调用。因此, 尽管在读取时不是透明的, 但它是独立的, 并且你使用它是因为你不想在当前脚本(或外部脚本)中的其他地方定义另一个函数：你正在处理一个简单的在需要时进行计算, 你可能不会在代码中的其他任何地方使用它, 因此不值得记住。
R中的函数和函数式编程在不提及R是一种函数编程语言的关键事实的情况下, 如何结束这篇文章？
是的, 你没看错, 尽管人们通常将” 函数” 属性与诸如Scala之类的流行语言相关联。
这是权威Hadley Wickham在R上的帖子的链接, 他的话是” 你可以对向量执行的函数可以做任何事情：可以将它们分配给变量, 将它们存储在列表中, 将它们作为参数传递给其他函数, 创建它们内部函数, 甚至将它们作为函数的结果返回” 。
读物的一个引人入胜的地方是闭包的概念：这些是由函数编写的函数, 它们的主要用途是环境的可访问性。
如上所述, 潜在的棘手问题是函数终止其工作时变量的可见性或不可见性。闭包由函数及其环境以及数据组成, 因此可以访问调用方函数环境。
摘要你已经看到函数是R中最重要的编程结构, 它实际上是一种函数语言。你可以自行开发称为” 用户定义函数(UDF)” 的函数。第一个示例向我们介绍了函数和跨环境的可变可见性或” 作用域” 的概念。
在实践中, 当你开发自己的函数时, 以下是一些有关如何避免范围界定问题和维护简洁代码的提示：