Μετασχηματισμός συντεταγμένων

Οι συναρτήσεις παρουσιάστηκαν νωρίτερα, στην έννοια Βασικά, με παραδείγματα όπως αυτό:

squareit <- function(x) {
    x * x
}

squareit(3)
#> [1] 9

# shorter form
squareit_short <- function(x) x ^ 2

Αν κοιτάξουμε πιο προσεκτικά τον ορισμό της squareit, μπορούμε να διακρίνουμε διάφορα μέρη:

• Η συνάρτηση δέχεται ένα τυπικό όρισμα x.
• Υπάρχει ένα σώμα συνάρτησης, συνήθως μέσα σε άγκιστρα { }.
• Μόλις δημιουργηθεί το αντικείμενο συνάρτησης, ανατίθεται σε μια μεταβλητή squareit.

Μια συνάρτηση είναι αντικείμενο πρώτης τάξης στη R, όπως ακριβώς οι αριθμοί και οι συμβολοσειρές. Έτσι, το squareit <- function... είναι μια ανάθεση που συντακτικά μοιάζει ακριβώς με το x <- 42.

Ορίσματα

Η R δεν κάνει σαφή διάκριση ανάμεσα σε ορίσματα θέσης και ορίσματα με όνομα, σε αντίθεση με άλλες γλώσσες σεναρίων όπως η Python και η Julia.

Οι κλήσεις συναρτήσεων μπορούν να περνούν τιμές είτε κατά θέση είτε με όνομα. Ο δεύτερος τρόπος είναι χρήσιμος για σύνθετες συναρτήσεις με πολλά ορίσματα, όπου είναι δύσκολο να θυμάσαι τη σειρά τους.

f <- function(x, y) x / y

# call positionally
f(4, 2)
#> [1] 2

# call by name
f(y = 2, x = 4)
#> [1] 2

Προαιρετικά ορίσματα

Οι προεπιλεγμένες τιμές ορισμάτων μπορούν να οριστούν στον ορισμό της συνάρτησης, αλλά πρέπει να έρχονται μετά από όλα τα ορίσματα χωρίς προεπιλογή.

Μπορούμε τότε να επιλέξουμε αν θα δεχτούμε την προεπιλεγμένη τιμή ή θα την παρακάμψουμε.

g <- function(x, y = 2) x / y

# default y value
g(6)
#> [1] 3

# explicit y value
g(6, 3)
#> [1] 2

Επιπλέον ορίσματα

Για να δεχτείς έναν οποιονδήποτε αριθμό επιπλέον ορισμάτων, χρησιμοποίησε ένα ... (αποσιωπητικά) στον ορισμό. Είναι δυνατό να μετατρέψεις οποιεσδήποτε επιπλέον τιμές στην κλήση της συνάρτησης σε διάνυσμα, αλλά διάβασε παρακάτω για έναν εναλλακτικό τρόπο να χρησιμοποιείς αυτά τα "dot args" (ονομάζονται "varargs" σε αρκετές άλλες γλώσσες).

var_f <- function(x, y, ...) {
  print(c(...))
}

var_f(2, 3, "opt1", "opt2")
#> [1] "opt1" "opt2"

Περιβάλλον συνάρτησης

Προηγουμένως, είπαμε ότι τα τυπικά ορίσματα και το σώμα είναι και τα δύο μέρη μιας συνάρτησης.

Στην πραγματικότητα, υπάρχει και ένα τρίτο μέρος: το περιβάλλον στο οποίο ορίζεται η συνάρτηση.

Αυτό μπορεί να φανεί με την περίπτωση των εμφωλευμένων συναρτήσεων:

outer_func <- function(x) {
  inner_func <- function(y) {
    x * y
  }
  
  inner_func(3)
}

outer_func(5)
#> [1] 15

Η κλήση της συνάρτησης περνά το x = 5 στην εξωτερική συνάρτηση, και αυτή η τιμή είναι διαθέσιμη μέσα στο σώμα εκείνης της συνάρτησης.

Η εσωτερική συνάρτηση είναι μέρος του σώματος της εξωτερικής συνάρτησης και έχει πρόσβαση στην τιμή του x. Με άλλα λόγια, το x = 5 βρίσκεται στο περιβάλλον της εσωτερικής συνάρτησης.

Τεχνικά, αυτό είναι γνωστό ως κλειστότητα.

Το περιβάλλον είναι ιδιαίτερα σημαντικό με τα dot args, καθώς οποιεσδήποτε τιμές δίνονται με αυτόν τον τρόπο μπορούν να περάσουν σε κλήσεις συναρτήσεων μέσα στο σώμα της συνάρτησης. Η εξωτερική συνάρτηση δεν χρειάζεται να ξέρει ή να νοιάζεται τι σημαίνουν τα dot args.

f_var <- function(x, ...) {
  sum(x, ...)
}

x <- c(1, 2, NA, 6)

# for sum(), na.rm defaults to FALSE
f_var(x)
#> [1] NA

# pass through the na.rm value
f_var(x, na.rm = TRUE)
#> [1] 9

Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται εκτενώς από βιβλιοθήκες του Tidyverse, όπως το stringr. Πολλές από τις συναρτήσεις του stringr είναι ένα φιλικό προς τον χρήστη περιτύλιγμα γύρω από συναρτήσεις χαμηλού επιπέδου από το stringi και τη βασική R.

Τα επιπλέον ορίσματα που δίνονται στις συναρτήσεις str_*() απλώς περνούν σε εκείνες τις συναρτήσεις χαμηλότερου επιπέδου.

Συναρτήσεις ως τιμές επιστροφής

Μια εξωτερική συνάρτηση μπορεί να ορίσει μια εσωτερική συνάρτηση (είτε με όνομα είτε ανώνυμη, όπως περιγράφεται παρακάτω) και να τη χρησιμοποιήσει ως τιμή επιστροφής.

Η συνάρτηση που επιστρέφεται θα περιλαμβάνει το περιβάλλον στο οποίο ορίστηκε.

times_y <- function(x) {
  # anonymous function - see next section
  \(y) x * y
}

f <- times_y(3)
class(f)
#> [1] "function"

f(4)
#> [1] 12

Ανώνυμες συναρτήσεις

Όταν ορίζουμε μια συνάρτηση, συνήθως δεσμεύουμε το αντικείμενο συνάρτησης που προκύπτει σε μια μεταβλητή.

x <- 2

# function definition captures x from the environment
doubleit_short <- function(y) x * y

Αυτό κάνει εύκολη τη χρήση της συνάρτησης αργότερα στο σενάριο, αλλά μια τέτοια δέσμευση δεν είναι απαραίτητη. Μια σύντομη συνάρτηση που χρησιμοποιείται μία φορά μπορεί να είναι χρήσιμη στο άμεσο πλαίσιο. Χωρίς δέσμευση ονόματος, ονομάζεται ανώνυμη συνάρτηση.

Η χρήση ανώνυμων συναρτήσεων είναι τόσο συνηθισμένη που (από την έκδοση R v4.1.0) υπάρχει μια συντομευμένη σύνταξη για τον ορισμό τους: αντικατέστησε τη λέξη function με μια ανάστροφη κάθετο \.

Ένα παράδειγμα αυτού χρησιμοποιήθηκε στην προηγούμενη ενότητα, για τις τιμές επιστροφής.

Αντιγραφή κατά την τροποποίηση

Η R επιτρέπει ανάθεση σε μεμονωμένα στοιχεία ενός διανύσματος. Αν περάσουμε ένα διάνυσμα ως όρισμα συνάρτησης και το τροποποιήσουμε μέσα στο σώμα της συνάρτησης πριν το επιστρέψουμε, παίρνουμε ένα τροποποιημένο διάνυσμα.

Αλλά τι συνέβη στο αρχικό διάνυσμα;

f <- function(vec) {
  vec[1] <- 42
  vec
}

vals <- c(1, 3, 4)

# f() returns a modified vector
f(vals)
#> [1] 42  3  4  

# the original vector is unchanged.
vals
#> [1] 1 3 4

Η R είναι μια γλώσσα σχεδιασμένη για την επιστήμη δεδομένων. Η συλλογή αυτών των δεδομένων μπορεί να κοστίσει πολύ σε χρόνο, κόπο και ενδεχομένως ένα ιλιγγιώδες ποσό χρημάτων: είναι σημαντικό να μην τα αλλοιώσεις!

Η γενική πολιτική (με λίγες εξαιρέσεις) είναι αντιγραφή κατά την τροποποίηση. Αν ένα αντικείμενο (όπως ένα διάνυσμα) αλλάξει με τρόπο που θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα αργότερα, η R επιστρέφει ένα τροποποιημένο αντίγραφο και αφήνει το αρχικό άθικτο.

Η αντιγραφή μεγάλων δομών δεδομένων μπορεί να είναι υπολογιστικά δαπανηρή, αλλά γενικά αυτό είναι το μικρότερο κακό όταν η εναλλακτική είναι η αλλοίωση των δεδομένων.