[R 프로그래밍] 9. 함수와 apply

PR8

함수와 apply

조혁준

2016-04-14

함수

• 여러분들이 사용하셨던 모든 명령어는 함수라고 보시면 됩니다
• 함수란 특정 목적을 위한 모든 프로그래밍적 과정을 하나로 묶은 것이라고 보시면 됩니다
• 그렇다면 R에서 함수를 만드는 법을 알아보도록 하겠습니다

In [2]:

addone<-function(x){
    x+1
}

• 상단의 코드는 addone이라는 함수를 만든 겁니다
  • addone이란 함수는 인수를 한개 받아서 1을 더해주는 함수입니다
• 결과를 살펴보겠습니다

In [3]:

addone(1)

2

• 1을 넣었더니 2가 출력되어 돌아왔습니다!

In [6]:

param <- 10
number <- addone(param)
number

11

• 다른 프로그래밍 언어와는 다르게 return을 시키지 않아도 값이 할당 되는 것을 볼 수 있습니다

return

• return은 함수가 종료될 때 값을 반환시키는 명령어로써 함수의 최종 출력값이라고 생각하시면 됩니다
• 아래의 예제를 보시겠습니다

In [8]:

addtwo <- function(x){
    x+2
}
addtwo(1)

3

• addone()과 같은 addtwo함수를 만들었습니다
• return 값을 다른걸로 줘보겟습니다

In [12]:

addtwo <- function(x){
    x+2
    return (10)
}
addtwo(1)
addtwo(2)
addtwo(3)

10

10

10

• 보시면 어떤 숫자를 사용해도 리턴값은 10으로 정해집니다
• 이를 활용해보겠습니다

In [16]:

oddnum <- function(x){
    if(x%%2==1){
       return(T)
    }
    else{
        return(F)
    }
}

oddnum(1)
oddnum(2)

TRUE

FALSE

• 상단의 함수는 홀수판별 함수입니다
• 보시면 return을 사용하여 입력값은 numeric이지만 결과값은 logical인것을 확인 할 수 있습니다
• 하지만 안타까운 것은 return을 사용하지 않아도 이 값이 반환된다는 것입니다

In [19]:

oddnum <- function(x){
    if(x%%2==1){
        T
    }
    else{
        F
    }
}

oddnum(1)
oddnum(2)

TRUE

FALSE

• 하지만 return 명령어를 써서 값을 반환한다면 함수가 종료되니 상황에 맞춰서 사용하셔야 합니다

자 그럼 함수를 하나 작성해 봅시다

• 다음과 같은 상황에서 짝수만 출력해보세요

In [22]:

num <- 1:10

evennum<-function(x){
    #내용
    #채우
    #세요
}

even <-evennum(num)
num[even]

1. 2
 
2. 4
 
3. 6
 
4. 8
 
5. 10

• 함수를 사용하시려면 scope of variable을 아셔야 합니다
  • 이는 교수님 자료를 보시면 자세히 설명이 되어 있습니다
  • 간단하게 말하면, 모든 함수 바깥에서 선언되거나 할당된 변수는 같은 파일 안에서는 어디서나 쓸 수 있습니다
  • 하지만 특정 함수 내에서 선언되거나 할당된 변수는 함수가 종료되는 순간 값을 반환해주지 않으면 그대로 사라집니다
  • 간단한 예시입니다

In [40]:

x<-10
printall <- function(y){
    print(y)
    print(x+1)
}
printall(9)
print(x)

[1] 9
[1] 11
[1] 10

• 상단의 코드를 보시면 printall이라는 함수는 입력받은 값과 x라는 변수의 값을 출력하는 함수라는 것을 아실 수 있을 것입니다.
• 그런데 x값을 넘겨주지 않았는데 print(x)가 정상적으로 출력이 되는 것을 확인 하실 수 있습니다
  • 이는 x가 전역변수여서 그렇습니다

In [45]:

printtest<-function(x){
    a<-10
    print(a)
    print(x)
}
printtest(9)
print(a)

[1] 10
[1] 9

Error in print(a): 객체 'a'를 찾을 수 없습니다
Traceback:

1. print(a)

• 상단의 코드를 보시면 함수 내부에 a라는 변수를 선언하고 10이라는 값을 할당했는데 함수내에서는 출력이 되지만 함수 바깥에서는 a라는 변수를 찾을 수 없다고 에러메시지를 출력합니다
• 이는 a가 함수내에서만 생성되고 사라지는 변수라는 의미입니다
• 하지만 R에서는 internal 변수를 global 변수로 만들어주는 방법이 존재합니다
  • <<-로 할당해주시면 됩니다

In [23]:

printtest<-function(x){
    a<<-10
    print(a)
    print(x)
}
printtest(9)
print(a)

[1] 10
[1] 9
[1] 10

default 값 주기

• 예전에 설명을 드렸는데 read.csv는 단지 read.table함수에 default값만 바꿔 준거라고 말씀드렸을 것입니다.
• default 값은 어떻게 주는지 한번 실습해보겠습니다

In [47]:

add10 <- function(x=10){
    x+10
}
add10()
add10(20)

20

30

• 상단의 코드를 보시면 add10이라는 함수에 어떠한 값을 주지 않았는데 10+10의 값이 나오는 것을 확인 하실 수 있습니다
• 하지만 다른 값을 주자 해당 값에 10을 더하는 것을 확인하실 수 있습니다
• 처음에 인수를 줄 때, 할당할 값을 적어둔다면 아무런 인수도 넘기시지 않으셨을 때 적어둔 값으로 결과값을 준다는 것을 알 수 있습니다
• 만약 함수의 parameter를 설정했을 때 default값을 주지 않고 아무런 인수를 주지 않는다면 에러가 납니다

In [26]:

add10 <- function(x){
    x+10
}
add10(20)
add10()

30

Error in add10(): 기본값이 없는 인수 "x"가 누락되어 있습니다
Traceback:

1. add10()

그럼 default값을 줘서 함수를 작성해보겠습니다

• 숫자를 두개 줘서 다(多)제곱 하는 함수를 작성해보겠습니다
• 제곱할 parameter의 default값은 2입니다
• 함수이름은 맘대로 쓰세요.....
• 제곱 연산 수식은 ^입니다

In [27]:

powered <- function(  ,  ){
    ^
}
powered(num=2)
powered(num=2,power=3)

4

8

apply() 명령어

• Data Frame에서 모든 열에 명령어를 적용시킬 수 있는 함수입니다
• 그냥 data frame으로 바로 적용시키면 제대로 된 결과값이 반환되지 않습니다
• base에서 제공하는 함수는 apply,lapply,sapply,vapply,tapply,mapply 등이 있습니다

In [29]:

test <- data.frame(a=1:3,b=2:4,c=3:5)
test
mean(test)

	a	b	c
1	1	2	3
2	2	3	4
3	3	4	5

Warning message:
In mean.default(test): argument is not numeric or logical: returning NA

[1] NA

apply

• matrix나 array, data frame처럼 이차원 이상의 데이터에 일괄적으로 함수를 적용할 수 있는 함수 입니다
• 결과값은 vector로 반환합니다
• 사용법은 apply(data,margin(dimension),function)입니다
  • dimension은 1이면 행, 2이면 열입니다

In [5]:

test.num<-matrix(1:25,nrow=5)
test.num
apply(test.num,1,mean)==rowMeans(test.num)
apply(test.num,2,mean)==colMeans(test.num)

1	6	11	16	21
2	7	12	17	22
3	8	13	18	23
4	9	14	19	24
5	10	15	20	25

1. TRUE
 
2. TRUE
 
3. TRUE
 
4. TRUE
 
5. TRUE

1. TRUE
 
2. TRUE
 
3. TRUE
 
4. TRUE
 
5. TRUE

lapply

• l은 list를 의미합니다.
• 입력으로 리스트를 받아 결과값도 리스트로 반환합니다
  • 기억하실런지 모르겠지만... data frame의 각 열은 리스트입니다
• lapply를 써서 각 열의 평균값을 구해보겠습니다
  • 사용법은 lapply(data,function)입니다

In [31]:

a<-lapply(test,mean)
a
class(a)

$a

2

$b

3

$c

4

"list"

sapply

• s는 simplification을 의미합니다
• 결과 값을 vector나 matrix값으로 반환합니다...만 인수에 의해 조절될 수 있습니다
• 역시 입력값은 리스트입니다
• 함수 내용을 확인해보면 function(data,function,...,simplify=T,USE.NAMES=T)인 것을 확인 할 수 있습니다

In [33]:

sapply

function (X, FUN, ..., simplify = TRUE, USE.NAMES = TRUE) 
{
    FUN <- match.fun(FUN)
    answer <- lapply(X = X, FUN = FUN, ...)
    if (USE.NAMES && is.character(X) && is.null(names(answer))) 
        names(answer) <- X
    if (!identical(simplify, FALSE) && length(answer)) 
        simplify2array(answer, higher = (simplify == "array"))
    else answer
}

• 간단한 사용법은 sapply(data,function)입니다

In [35]:

a<-sapply(test,mean)
a
class(a)

a

2

b

3

c

4

"numeric"

• 주요 인수를 간단하게 설명을 하겠습니다
  • simplify: 결과값을 리스트로 반환할지의 유무입니다. T면 vector나 matrix를, F면 list입니다

In [36]:

a<-sapply(test,mean,simplify=F)
a
class(a)

$a

2

$b

3

$c

4

"list"

• 단, 각 리스트의 결과 값의 길이가 다르면 simplify는 자동적으로 F값으로 설정됩니다
  • 물론 data frame은 길이가 다를 수 없기 때문에 data frame에서는 이 경고 문구가 의미는 없습니다

In [41]:

test1 <- list(a=1:3,b=1:5)
test1
a<-sapply(test1,function(x){x+1})
a
class(a)

$a

1. 1
 
2. 2
 
3. 3

$b

1. 1
 
2. 2
 
3. 3
 
4. 4
 
5. 5

$a

1. 2
 
2. 3
 
3. 4

$b

1. 2
 
2. 3
 
3. 4
 
4. 5
 
5. 6

"list"

자 문제를 풀어보겠습니다

• iris 데이터를 사용하여 숫자로 이루어진 데이터들을 apply,lapply,sapply를 사용하여 mean함수를 적용해보세요

In [1]:

#apply

Sepal.Length

5.84333333333333

Sepal.Width

3.05733333333333

Petal.Length

3.758

Petal.Width

1.19933333333333

In [61]:

#lapply

$Sepal.Length

5.84333333333333

$Sepal.Width

3.05733333333333

$Petal.Length

3.758

$Petal.Width

1.19933333333333

In [62]:

#sapply

Sepal.Length

5.84333333333333

Sepal.Width

3.05733333333333

Petal.Length

3.758

Petal.Width

1.19933333333333

과제

• 함수를 하나 만들어보세요. 함수의 내용은 숫자 두개를 넣고 그 중 최대공약수를 찾는 것입니다

In [71]:

GCD <- function(x,y){
## 내용을 작성하세요
}

GCD(25,30)

5

• demo.csv파일을 읽어서 전부 소문자로 바꿔보세요. 이 때, matrix로 바꿔서 하면 안됩니다.
  • 결과 값이 matrix인 것은 뭐라 하지 않겠지만, matrix로 변환해서 함수를 적용하면 감점입니다
  • apply함수 사용하면 됩니다

In [83]:

	V1	V2	V3	V4	V5	V6
1	Black Panther	Daredevil	Hawkeye	Loki	Punisher	Storm
2	Black Widow	Deadpool	Hulk	Luke Cage	Rocket Raccoon	Taskmaster
3	Cable	Doctor Strange	Human Torch	Moon Knight	Scarlet Witch	Thing
4	Captain America	Emma Frost	Invisible Woman	Ms. Marvel	Silver Surfer	Thor
5	Colossus	Gambit	Iron Man	Nightcrawler	Spider-Man	Wolverine
6	Cyclops	Ghost Rider	Jean Grey	Psylocke	Squirrel Girl	Barricade

	V1	V2	V3	V4	V5	V6
1	black panther	daredevil	hawkeye	loki	punisher	storm
2	black widow	deadpool	hulk	luke cage	rocket raccoon	taskmaster
3	cable	doctor strange	human torch	moon knight	scarlet witch	thing
4	captain america	emma frost	invisible woman	ms. marvel	silver surfer	thor
5	colossus	gambit	iron man	nightcrawler	spider-man	wolverine
6	cyclops	ghost rider	jean grey	psylocke	squirrel girl	barricade