R语言七天入门教程五：认识并使用函数
一、什么是函数
在编程语言中，如果有一段代码需要在多次重复使用，除了复制粘贴外，还可以将其写成一个函数。函数可以很方便地实现代码复用，对于复杂的程序功能，可以将其分解为多个函数，这样可以提高代码可读性并方便后期维护。对于在函数中定义的变量，只会在当前函数中起作用，而不会与其他函数或者函数外部中同名的变量发生冲突。此外，函数可以有一个对象作为返回值，返回值就是函数执行完后返回的结果。如果需要返回多个变量，可以将结果用列表进行包装。函数的优点可以总结为：“一次定义，多处调用。一次修改，全体生效。”
二、如何定义函数
在R语言中，使用function关键字来定义函数，其一般语法格式如下
function_name <- function(arg_1, arg_2,) {
//Function body
}各个部分的含义如下
名称 | 含义 |
函数名称（function_name） | 这是函数的实际名称。它以该名称作为对象存储在R环境中。函数名称要尽量和函数功能保持一致，以提高可读性。 |
参数（args） | 参数是一个占位符。调用函数时，将一个值传递给参数。参数是可选的；也就是说，一个函数可能不包含任何参数。另外，参数可以具有默认值。参数名称要尽量和参数的具体含义保持一致，以提高代码可读性 |
函数体（Function body） | 函数体包含定义函数函数的语句集合。 |
返回值（return value） | 函数的返回值是函数主体中最后一个表达式，或者通过 |
例如，如果我们要计算一个数的阶乘，可以定义一个函数factorial()，代码例子如下：
factorial<-function(num){
if(num<0)
print('Input number must be a nonnegative integer') # 输入数值应该是一个非负数
else if(num == 0) # 0的阶乘为1
return (1)
else{
result = 1
for (i in 1:num) # for循环计算阶乘，1:num表示起始值为1、结尾值为num、且间隔为1的向量
result = i * result
return (result) # return语句包含()
}
}
# 定义好函数之后就可以进行调用了
factorial(-1)
factorial(0)
factorial(10)运行结果如下：
三、函数的调用
1、形参和实参
函数定义时，所定义的参数叫形参，调用函数时，所传入的参数叫实参。（形参在定义时，程序并未为其分配内存空间和具体的值，可以理解为记号（占位符），因此称为形式参数，简称形参。而实参是调用函数时，传递给函数参数，程序已经为其分配内存空间并且值已经确定，因此称为实际参数，简称实参。）
在函数调用传递参数时，形参与实参是按位置结合的，形参表和实参表中对应的变量名可以不必相同，但它们的数据类型、参数个数及位置必须一一对应。换言之，如果形参中定义了三个变量，那一般而言我也要传入三个类型相同的实参与之对应。
程序例子如下：
# 无形参，在控制台打印'hello'
hello<-function(){
print('hello')
}
# 一个形参，返回一个数的绝对值
abs<-function(x){
# ifelse也是一个函数，其语法为if(condition,statement1,statement2)
# 含义是如果condition为TRUE，就返回statement1，否则返回statement2
return (ifelse(x>0,x,-x))
}
# 两个形参，返回两数之和
add1<-function(x,y){
return (x+y) # 更推荐使用return语句来返回值，更直观，代码可读性更高
}
# 两个形参，最后一句表达式为函数返回值
add2<-function(x,y){
x + y
}
# 调用函数
hello()
abs(-100)
add1(2,5)
add2(2,5)结果如下，可以看到函数add1与add2是等价的，只不过前者用return来显式指定返回值，后者用最后一句表达式作为返回值。
2、设置缺省值
在声明函数原型时，可为一个或多个参数指定缺省参数值，以后调用此函数，若省略其中某一参数，程序自动地以缺省值作为相应参数的值。换言之，缺省值，就是在实参缺失时形参的默认值。在设置缺省值时，需要从右往左为形参设置缺省值，而在实参与形参匹配时，是从左往右依次匹配。换言之，如果当前位置的形参设置了缺省值，那么它右边的所有形参都要设置缺省值。对于未设置缺省值的形参，其实参不可省略。为了函数调用时，参数的赋值情况更明确清晰，可以在调用时给形参赋值带上参数名。
程序例子如下：
# 计算三数之和，并为z设置缺省值1
add<-function(x,y,z=1){
return (x+y+z)
}
add(2,4,5) # 赋值情况为：x=2,y=4,z=5
add(x=2,y=4,z=5) # 等价于add(2,4,5)，更推荐用这种方式来调用函数
add(2,3) # 赋值情况为：x=2,y=3,z=1;z的值为缺省值1
add(2) # 调用会出现错误，此时x赋值为2，z取缺省值1，但没有给y赋值，所以会出错结果如下：
3、懒惰计算与延迟绑定
函数的参数是惰性计算的，也就是说，只有当函数真正用到这些参数时，才会把实参的值传递给它。如果在函数中没有用到这个形参，那么实参传不传值都不会影响函数运行。为了提升代码可读性，非常不建议使用懒惰计算来传递参数。
程序例子如下：
func1<-function(x){
print(10) # 由于函数中未用到参数x，所以不管给不给x传值，都不影响函数运行
}
func1() # 可以正常运行
func1(x=100) # 也可以正常运行
func1(10,20) # 报错，因为只有一个形参，却传入了两个实参
func2<-function(x,y){
print(x) #如果只传入参数x，那么这句还可以正常运行
print(y) # 到这里才会报错
}
func2(20)运行结果如下：
四、常用函数
在R语言中，提供了很多内置函数，这些内置函数极大地方便了我们进行数值运算和数据处理。常用函数整理如下，更多函数可参考R语言常用函数总结大全
1、程序例子
# 序列相关函数：seq()函数是冒号运算符的推广，rep()函数用来产生重复数值。
# seq(from = 1, to = 1, by = ((to - from)/(length.out - 1)),length.out = NULL, along.with = NULL, ...)
# rep(x, times = 1, length.out = NA, each = 1)
# seq函数用于生成起始值为from，末尾值为to，间隔为by的序列 (也可以通过length.out指定序列长度)
seq(5) # 等同于1:5，结果等价于c(1,2,3,4,5)
seq(3,6) # 等同于3:6，结果等价于c(3,4,5,6)
seq(6,10,2) #产生始值为6，末尾值为10，间隔为2的序列， 结果等价于c(6,8,10)
seq(0,2,length.out=4) # 产生从0到2的等间隔序列， 序列长度指定为4
rep(0, 3) # 把0重复3次，生成一个长度为3的向量，结果等价于c(0,0,0)
rep(c(1,3), 2) # 把第一个向量重复两次， 结果相当于c(1,3,1,3)
# 利用R的一般向量化规则， 即元素对应规则
# 把第一自变量的第一个元素1按照第二自变量中第一个元素2的次数重复
# 把第一自变量中第二个元素3按照第二自变量中第二个元素4的次数重复
rep(c(1,3), c(2,4)) # 结果相当于c(1,1,3,3,3,3)
# 如果希望重复完一个元素后再重复另一元素，用each参数
rep(c(1,3), each=2) # 想把1重复2次，再把3重复2次，结果相当于c(1,1,3,3)
# 统计相关函数：sum(求和), mean(求平均值), var(求样本方差), sd(求样本标准差)，
# min(求最小值), max(求最大值), range(求最小值和最大值)。prod求所有元素的乘积。
# cumsum和cumprod计算累加和累乘积，即从第一个元素开始到第n个元素为止，累加和累乘的结果
c1 = c(3,5,8,1,6)
sum(c1) # 对向量c1求和
range(c1) # 统计向量c1的最小值和最大值
prod(c1) # 对向量c1，求所有元素的乘积
sort(c1) # 对向量c1排序
cumsum(1:5) # 结果为 1 3 6 10 15
cumprod(1:5) # 结果为 1 2 6 24 120运行结果如下：
2、查看函数文档
如果在编程时遇到自己不熟悉的函数，可以使用?+函数名来查看函数文档。例如，查询seq函数，可以输入?seq
文档中对函数功能、用法、参数、例子都有非常详细的描述，极大地方便了编写代码。
