R语言七天入门教程二：认识变量与运算符

一、什么是变量

1、变量

顾名思义，我们可以将变量理解为“可以改变的量”，是计算机语言中能储存计算结果或能表示值的抽象概念。这里的值可以是数字，也可以是其他数据类型（例如，字符串，逻辑类型等）。变量在程序运行过程中，其值是可以发生改变的。

2、常量

对于常量，我们可以将其理解为”固定的量“，会直接写在程序中。在程序运行过程中，常量的值不会发生变化。例如，数值123在程序运行过程中永远都是123，而不会变成其他值。

3、变量的命名

对于一个变量，取一个好名字是非常值得引起重视的。在给变量命名时，理应遵循以下准则：尽量避免缩写、变量名要和该变量的含义有联系。在R语言中，有效的变量名称由字母，数字以及点号 . 或下划线 _ 组成，且需以字母或点开头。我们需要完全记住理解这句话，只要我们在命名时永远遵循一个规则即可：变量名以字母开头，用下划线连接各个部分，数字放到变量名末尾。一些典型的变量名如下表所示：

变量名	是否正确	评价
123_name	错误	变量名不能以数字开头
abcde	正确但不规范	从变量名看不出变量的含义
cur_user_name_list	正确且规范	从变量名可以看出该变量的含义为：当前用户名列表
cur_user_name_1	正确且规范	从变量名可以看出该变量的含义为：当前的一个用户名
cur_user_name%	错误	%为非法字符

在编程中，有一些特殊的字母作为变量名时，通常会具有特殊的含义，总结如下：

变量名	特殊含义
i, j, k	循环计数变量
temp	临时变量
index	索引
x	输入或绘图时横轴的数据
y	输出或绘图时纵轴的数据
z	绘图时z轴的数据

二、数据类型

在编程语言中，每一个数据都有其对应的数据类型（数据类型可以看作是不同类别的数据，针对不同的数据类型，程序会有不同的处理方式）。在R语言中，基本数据类型包括：数字型、整数型、逻辑型、字符型、复数型、原生型（数据以二进制形式存储和显示，无需了解）。我们可以将这六种基本类型分为三大类：数值（数字型、整数型、复数型）、逻辑型、文本型（字符型）。

1、数字型

数字型（在其他编程语言中也称为数值类型）就是具体的数字，默认取7位有效数字。R语言中，数字型既可以用一般方法表示，例如：256.789，也可以用10的幂表示，例如：12E7, 6.89e-2（分别表示：12×10712\times 10^712×107和6.98×10−26.98 \times 10^{-2}6.98×10−2）。

2、整数型

对于整数型，其值是整数，需在整数后加L表示，例如：-1L, 67L等。

3、逻辑型

逻辑型（在其他编程语言中也称为布尔类型），其值只有两类，即：TRUE和FALSE。对于逻辑型，既可以直接赋值，也可以通过逻辑表达式来获得。

4、字符型

字符型，即字符串。在R中，字符串需要用单引号或双引号包围表示，例如：‘Hello World!’、“hello world!”。引号中的部分可以是任何内容，单引号和双引号之间可以互相包围，但单引号内不能含有单引号，双引号内不能含有双引号。如下：

字符串表示	是否正确
“Hello”、‘world’、“‘hello world’”、‘“World”’	正确
““hello””	错误，双引号内不能包含双引号
’asdgh’、”asdgh“	错误，字符串必须用英文引号包围
“asdgh“sadas“asdas”	正确，引号内可以包含中文引号
"asdasd’	错误，左侧是双引号，右侧是单引号，不匹配

5、复数类型

R语言中支持复数类型和复数类型，复数包含实部和虚部，虚部用i表示，例如：1+5i, -9-6i等。

6、特殊的数据类型

表示方法	含义
InF	正无穷
-Inf	负无穷
NaN	不可能的值，通常是由于除以0才出现
NULL	空值，代表的就是数据不存在
NA	缺失，代表这里没有一个值，但位置存在，类似于占位符placeholder

三、变量的声明与赋值

在任何语言中，变量都需要先声明再使用。不过由于R语言中，变量没有固定的类型，给已有变量赋值为新的类型，该变量就变成新的类型。所以R语言直接通过赋值语句来声明并初始化一个变量。在R语言中，赋值通过以下符号来实现：->、->>、=、<-、<<-。前两个符号的含义是把左边的值赋给右边，后三个符号的含义是把右边赋值给左边。

例如，下面这段代码的输出结果就是123：

a = 'hello' # 声明一个变量a，并初始化为字符串'hello'，此时a的值是'hello'
a = 123 # 将数值123赋值给a，此时a的值是123
a -> b # 把a赋值给b，此时b的值是123
c <- b # 把b赋值给c，此时c的值是123
print(c) # 在控制台中打印c的值

四、代码注释

注释是对代码的解释，R语言只支持单行注释，用#表示，当前行从#开始一直到末尾，所有内容都会被忽略。

通常在编写一段代码后，我们都需要写注释，来说明这段代码的功能。

如果要用多行注释，每一行都用#开头即可，例如：

# 这是我的第一个R语言程序
# 祝每个看到这段代码的人都能好运
test_string = 'Hello World!' # 声明一个变量test_string，并初始化为'Hello World!'
print(test_string) # 在控制台打印test_string，结果为'Hello World!'
# 这段代码结束了。Good luck!

五、常见运算符

R语言中包含四种运算符：算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、赋值运算符。优先级依次为：算术运算符>关系运算符>逻辑运算符>赋值运算符，优先级越高，越先运算，括号优先级最高。

1、算术运算符

符号	含义
+	两数相加
-	两数相减
/	两数相除
*	两数相乘
^	乘方运算
%%	整除求余
%/%	整除（忽略小数部分）

算术运算符优先级最高，最先运算，其运算结果为数值。程序例子如下：

a = 10 # 定义一个变量a，并初始化为10
b = 3 # 定义一个变量b，并初始化为3
print(a/b) # 打印a/b的结果，结果为3.333333，共7位有效数字
print(a*b) # 打印a*b的结果，结果为30
print(a*b) # 打印a*b的结果，结果为30
print(a+b) # 打印a+b的结果，结果为13
print(a-b) # 打印a-b的结果，结果为7
print(a^b) # 打印a^b的结果，结果为1000
print(a%%b) # 打印a%%b的结果，结果为1
print(a%/%b) # 打印a%/%b的结果，结果为3

2、关系运算符

符号	含义
>	判断左边是否大于右边
<	判断左边是否小于右边
==	判断左右两边是否相等
!=	判断左右两边是否不等
>=	判断左边是否大于等于右边
<=	判断左边是否小于等于右边

关系运算符（对于向量而言，是逐元素比较；对于标量而言，直接比较值的大小。有关向量的内容，后面教程会涉及），其运算结果为逻辑值。程序例子如下：

a = 10 # 定义一个变量a，并初始化为10
b = 3 # 定义一个变量b，并初始化为3
print(a>b) # 打印a/b的结果，结果为TRUE
print(a<b) # 打印a*b的结果，结果为FALSE
print(a==b) # 打印a==b的结果，结果为FALSE
print(a!=b) # 打印a+b的结果，结果为TRUE
print(a>=b) # 打印a>=b的结果，结果为TRUE
print(a<=b) # 打印a^b的结果，结果为FALSE

3、逻辑运算符

符号	含义
&	元素逻辑与运算符，针对左右两边逐元素进行与操作（类似高中数学的且）
\|	元素逻辑或运算符，针对左右两边逐元素进行或操作（类似高中数学的或）
!	逻辑非运算符，逐元素进行取反操作（类似高中数学的非）
&&	逻辑与运算符，针对左右两边的第一个元素进行与操作
\|\|	逻辑或运算符，针对左右两边的第一个元素进行或操作

逻辑运算符（在对于标量进行运算时，&与&&，|与||没有任何区别；在对于向量进行运算时，&和|是逐元素进行运算，&&和||是只针对向量的第一个元素进行运算），其运算结果为逻辑值。程序例子如下：

a = TRUE # 定义一个变量a，并初始化为TRUE
b = FALSE # 定义一个变量b，并初始化为FALSE
print(a&b) # 打印a&b的结果，结果为FALSE
print(a|b) # 打印a|b的结果，结果为TRUE
print(!a) # 打印!a的结果，结果为FALSE
print(!b) # 打印!b的结果，结果为TRUE
print(a&&b) # 打印a&&b的结果，结果为FALSE
print(a||b) # 打印a||b的结果，结果为TRUE

另外，在R语言中，非零的值进行逻辑运算时会被当做TRUE，零在进行逻辑运算时会被当做FALSE。所以上述代码初始化a和b也可以用如下语句：

a = 1 # 定义一个变量a，并初始化为1，在进行逻辑运算时，会被当做TRUE来处理
b = 0 # 定义一个变量b，并初始化为0，在进行逻辑运算时，会被当做FALSE来处理
print(a&b) # 打印a&b的结果，结果为FALSE
print(a|b) # 打印a|b的结果，结果为TRUE
print(!a) # 打印!a的结果，结果为FALSE
print(!b) # 打印!b的结果，结果为TRUE
print(a&&b) # 打印a&&b的结果，结果为FALSE
print(a||b) # 打印a||b的结果，结果为TRUE

4、赋值运算符

符号	含义
<-, <<-, =	右边赋值给左边
->, ->>	左边赋值给右边

赋值运算符优先级最低，最后运算，运算结果为改变变量的值。程序例子如下：

a = 'hello' # 声明一个变量a，并初始化为字符串'hello'，此时a的值是'hello'
print(a) # 在控制台中打印a的值，结果为'hello'
a = 123 # 将数值123赋值给a，此时a的值是123
print(a) # 在控制台中打印a的值，结果为123
a -> b # 把a赋值给b，此时b的值是123
print(b) # 在控制台中打印b的值，结果为123
c <- b+1 # 把b+1的结果赋值给c，此时c的值是124
print(c) # 在控制台中打印c的值，结果为124

5、针对复数的有关运算

对于一个复数z，我们可以用R语言自带的函数来求z相关的值。例如，用Re(z)求z的实部，用Im(z)求z的虚部，用Mod(z)或abs(z)求z的模，用Arg(z)求z的辐角，用Conj(z)求z的共轭。程序例子如下：

z = 5 + 3i # 声明一个变量，并初始化为复数5+3i
print(Re(z)) # 打印z的实部，结果为5
print(Im(z)) # 打印z的实部，结果为3
print(Mod(z)) # 打印z的模，结果为5.830952，共七位有效数字
print(abs(z)) # 打印z的模，结果为5.830952，共七位有效数字
print(Arg(z)) # 打印z的幅角，结果为0.5404195，共七位有效数字
print(Conj(z)) # 打印z的共轭，结果为5-3i