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数据框也是R语言的一种数据结构，比矩阵应用更为广泛。数据框包括行、列数据，可以有多种数据类型，如图4.44所示。数据框具有以下特点。
（1）每列都有一个唯一的列名称，同列数据要求类型一致，不同列数据的类型可以不同。
（2）行名称应该是唯一的。
（3）存储在数据框中的数据可以是字符型、数值型或逻辑型。
图4.44 数据框示意图
使用data.frame()函数创建数据框，语法格式如下：
data.frame(…,row.names = NULL,check.rows = FALSE,check.names = TRUE, fix.empty.names = TRUE,stringsAsFactors =
default.stringsAsFactors())
参数说明如下。
…：列向量，可以是任何类型（字符型、数值型、逻辑型），一般以tag = value的形式表示，也可以是value。
row.names：行名，默认为NULL，可以设置为单个数字、字符串或字符串和数字的向量。
check.rows：检测行的名称和长度是否一致。
check.names：检测数据框的变量名是否合法。
fix.empty.names：检查未命名的参数是否自动设置名字。
stringsAsFactors：布尔值，字符是否转换为因子。
首先创建向量，然后使用data.frame()函数创建数据框。
【例4.11】 创建一个简单的数据框 （实例位置：资源包\Code\04\11）
使用data.frame()函数创建一个学生成绩表，运行RStudio，编写如下代码。
1 # 创建数据框
2 df = data.frame(
3 姓名 = c("甲", "乙","丙","丁"),
4 数学 = c(145,101,78,65),
5 语文 = c(100, 120,132,110),
6 英语 = c(100,80,76,91)
7 )
8 print(df)
运行程序，结果如图4.45所示。
R语言提供了读取各种文件返回数据框的函数，如文本文件、Excel文件、数据库中的数据、SPSS文件、SAS文件等。
【例4.12】 使用read.table()函数读取文本文件 （实例位置：资源包\Code\04\12）
使用read.table()函数读取“1月.txt”文本文件。运行RStudio，编写如下代码。
1 setwd("D:/R程序/RProjects/Code") # 设置工程路径
2 df <- read.table("datas/1月.txt") # 读取文本文件
3 head(df) # 输出前6条数据
运行程序，结果如图4.46所示。
图4.45 学生成绩表
图4.46 读取文本文件
说明
关于读取各种文件的详细介绍参见第7章。
获取例4.11中的列名，示例代码如下：
names(df) # 返回列名
colnames(df) # 返回列名
运行程序，结果如下：
[1] "姓名" "数学" "语文" "英语"
[1] "姓名" "数学" "语文" "英语"
修改第4列的列名为“外语”，示例代码如下：
names(df)[4] <- '外语' # 修改第4列的列名
print(df)
运行程序，结果如图4.47所示。
图4.47 修改列名
获取例4.11中的行名，示例代码如下：
row.names(df) # 返回行名
rownames(df) # 返回行名
运行程序，结果如下：
[1] "1" "2" "3" "4"
[1] "1" "2" "3" "4"
修改行名的示例代码如下：
rownames(df)= c("r1","r2","r3","r4") # 修改行名
print(df)
运行程序，结果如图4.48所示。
图4.48 修改行名
dimnames(df) # 查看行名和列名
运行程序，结果如下：
[[1]]
[1] "1" "2" "3" "4"
[[2]]
[1] "姓名" "数学" "语文" "英语"
获取行、列信息的示例代码如下：
nrow(df) # 返回行数
ncol(df) # 返回列数
dim(df) # 返回行列数
运行程序，结果如下：
[1] 4
[1] 4
[1] 4 4
获取数据框结构信息的示例代码如下：
str(df)
运行程序，结果如图4.49所示。
图4.49 获取数据框结构信息
显示数据框数据的示例代码如下：
head(df) # 默认返回前6行数据
head(df,2) # 返回前2行数据
tail(df) # 默认返回最后6行数据
tail(df,2) # 返回最后2行数据
运行程序，结果如图4.50所示。
图4.50 显示数据框数据
通过指定列名可获取数据框中指定的数据。
【例4.13】 获取数据框中指定列的数据 （实例位置：资源包\ Code\04\13）
获取“姓名”和“数学”成绩。运行RStudio，新建一个R Script脚本文件，编写如下代码。
运行程序，结果如图4.51所示。
图4.51 获取数据框中指定列的数据
说明
上述代码中的“$”是S3类（R语言的类）的引用方式，比较常用，通常用于获取数据框、列表和向量中的某个变量，例如data1$姓名。
使用下标可以获取数据框中指定行列的元素。如使用x[i,j]可获取第i行第j列的数据。
【例4.14】 获取数据框中指定行列的元素 （实例位置：资源包\Code\04\14）
下面获取数据框中指定行列的数据。运行RStudio，编写如下代码。
运行程序，结果如图4.52所示。
图4.52 获取数据框中指定行列的数据
假设原始数据如图4.53所示，下面介绍如何增加一列数据或增加一行数据。
1）增加一列数据
增加一列数据有两种方法：一是为指定列直接赋值；二是使用cbind()函数，按列合并数据。
【例4.15】 增加一列“物理”成绩 （实例位置：资源包\Code\04\15）
增加一列“物理”成绩，运行RStudio，编写如下代码。
运行程序，结果如图4.54所示。
【例4.16】 使用cbind()函数增加一列数据 （实例位置：资源包\Code\04\16）
下面使用cbind()函数增加一列“物理”成绩，运行RStudio，主要代码如下：
1 df2 <- cbind(df1,物理=c(88,79,60,50)) # 增加一列物理
2 print(df2)
2）增加一行数据
增加一行数据主要使用rbind()函数，需要注意的是，数据列名要一致且列数相同，否则报错。
【例4.17】 在成绩表中增加一行数据 （实例位置：资源包\Code\04\17）
在成绩表中增加一行数据，即“戊”同学的成绩，运行RStudio，主要代码如下：
1 row <- c("戊",100,120,99) # 创建向量
2 df2 <- rbind(df1,row) # 增加一行
3 print(df2)
运行程序，结果如图4.55所示。
图4.53 原始数据
图4.54 增加一列物理成绩
图4.55 在成绩表中增加一行数据
删除数据框中的数据与删除向量元素的方法相同，同样是采用负整数索引的方式将不需要的数据排除在外。
例如，删除第一行“甲”同学的成绩，输出剩余同学的成绩，示例代码如下：
df <- df[-1,]
例如，删除第二列“数学”，示例代码如下：
df <- df[,-2]
修改数据框中的数据与矩阵的修改类似，首先找到索引位置，然后利用赋值语句进行修改。
【例4.18】 修改学生成绩数据 （实例位置：资源包\Code\04\18）
（1）修改整行数据。如修改“甲”同学的各科成绩，示例代码如下：
df[1,2:4] <- c(120,115,109)
如果各科成绩均加10分，则可以直接在原有值加10，示例代码如下：
df[1,2:4] <- df[1,2:4]+10
（2）修改整列数据。如修改所有同学的“语文”成绩，示例代码如下：
df[,"语文"] <- c(115,108,112,118)
（3）修改某一数据。如修改“甲”同学的“语文”成绩，示例代码如下：
df[1,"语文"] <- 115
查询数据框中数据的方法有很多，下面分别进行介绍。
1）which()函数
which()函数可以查找特定的元素，并返回其在数据中的索引，因此在向量、矩阵、数据框、列表等数据结构中有着重要的作用。
如查询数学成绩大于100的数据，示例代码如下：
which(df$数学 > 100)
运行程序，结果如下：
[1] 1 2
这个结果返回的是索引位置。要想返回数据框，示例代码如下：
df[which(df$数学 > 100),]
运行程序，结果如下：
姓名 数学 语文 英语
1 甲 145 100 100
2 乙 101 120 80
2）subset()函数
subset()函数用于从某个数据框中筛选符合条件的数据或列。
（1）单条件查询。如查询性别为女的数据，示例代码如下：
result<-subset(df,性别=="女")
（2）指定显示列。如查询性别为女，仅显示数学一列，示例代码如下：
result<-subset(df,性别=="女",select=c(数学))
（3）多条件查询。如查询性别为女并且数学成绩大于120的数据，示例代码如下：
result<-subset(df,性别=="女" & 数学>120,select=c(数学))
3）SQL语句
在R语言中，安装第三方sqldf包后，还可以使用SQL语句实现数据查询。
安装sqldf包的方法：在RStudio资源管理窗口中选择Packages，进入Install Packages窗口，输入包名sqldf，单击Install按钮，下载并安装sqldf包。
【例4.19】 使用SQL语句查询学生成绩数据 （实例位置：资源包\Code\04\19）
下面通过sqldf包使用SQL语句查询学生成绩数据，运行RStudio，编写如下代码。
运行程序，结果如图4.56所示。
图4.56 使用SQL语句查询学生成绩数据