R 使用面向对象编程（S3 和 S4）将多个函数转换为一个对象

Question

我正在尝试了解如何在 R 中将函数转换为面向对象的编程。例如，如何使用 S3（然后是 S4）将数据和下面的 2 个函数转换为一个对象？（也许其他一些简单的数据和函数可以更好地作为示例？）

data <- c(1, 2, 3)

# Function 1
adding_1 <- function(x){
  x <- x+1
}

# Function 2
subtracting_1 <- function(x){
  x <- x-1
}

以及如何使用 OOP 执行以下功能。

data1 <- adding_1(data)
data1
data2 <- subtracting_1(data)
data2

Answer 1

在 R 中，面向对象编程的实现方式多种多样。
S3 类型的 OO 是最常用的，因为它非常简单，但在让看似相同的功能对不同类型的对象表现不同方面做得很好。一个很好的参考是 Advanced R by Hadley Wickham。

在 R 中对象有 attributes。这些属性之一是特殊的 class 属性。你可以用

看到这个

x <- 1:3
y <- c(1, 2, 3)
class(x)    # "integer"
class(y)    # "numeric"

S3系统是一个函数重载系统。定义了一个特殊函数，generic。然后其他函数，方法，被定义为处理依赖于它们的对象或它们的classes。必须定义的方法是默认方法。

这里我用你的例子首先定义了一个泛型，然后是默认方法。

# Function 1
adding_1 <- function(x, ...) UseMethod("adding_1")
adding_1.default <- function(x, ...){
  x <- x + 1
  x
}

现在 class "list" 和 "data.frame".

对象的方法

adding_1.list <- function(x, ...){
  num <- sapply(x, is.numeric)
  x[num] <- lapply(x[num], adding_1)
  x
}
adding_1.data.frame <- function(x, ...){
  num <- sapply(x, is.numeric)
  x[num] <- lapply(x[num], adding_1)
  x
}

subtracting_1也是如此。

# Function 2
subtracting_1 <- function(x, ...) UseMethod("subtracting_1")
subtracting_1.default <- function(x){
  x <- x - 1
  x
}
subtracting_1.list <- function(x, ...){
  num <- sapply(x, is.numeric)
  x[num] <- lapply(x[num], subtracting_1)
  x
}
subtracting_1.data.frame <- function(x, ...){
  num <- sapply(x, is.numeric)
  x[num] <- lapply(x[num], subtracting_1)
  x
}

测试用例。

当使用 x 作为参数（或上面的 y）调用时，它是默认调用的方法，因为没有 adding_1.integer 和 adding_1.numeric。

mat也是如此。

但是当使用数据框调用时，需要进行特殊处理，以免函数尝试将 1 添加到字符串或其他类型的非数字列向量中，这些列向量可能位于数据框。

mat <- matrix(1:6, 3)
df1 <- data.frame(x = letters[1:5], y = rnorm(5), z = 101:105)

adding_1(x)
adding_1(mat)
adding_1(df1)

subtracting_1(x)
subtracting_1(mat)
subtracting_1(df1)

R 使用面向对象编程（S3 和 S4）将多个函数转换为一个对象

R Turning several functions to one object using Object Oriented Programming (S3 and S4)

r

r-s3

r-s4