京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
提升R代码运算效率的11个实用方法
众所周知,当我们利用R语言处理大型数据集时,for 循环语句的运算效率非常低。有许多种方法可以提升你的代码运算效率,但或许你更想了解运算效率能得到多大的提升。本文将介绍几种适用于大数据领域的方法,包括简单的逻辑调整设计、并行处理和 Rcpp 的运用,利用这些方法你可以轻松地处理1亿行以上的数据集。
让我们尝试提升往数据框中添加一个新变量过程(该过程中包含循环和判断语句)的运算效率。下面的代码输出原始数据框:
# Create the data frame
col1 <- runif (12^5, 0, 2)
col2 <- rnorm (12^5, 0, 2)
col3 <- rpois (12^5, 3)
col4 <- rchisq (12^5, 2)
df <- data.frame (col1, col2, col3, col4)
逐行判断该数据框 (df) 的总和是否大于 4 ,如果该条件满足,则对应的新变量数值为 ’greaterthan4’ ,否则赋值为 ’lesserthan4’ 。
# Original R code: Before vectorization and pre-allocation
system.time({
for (i in 1:nrow(df)) { # for every row
if ((df[i, 'col1'] + df[i, 'col2'] + df[i, 'col3'] + df[i, 'col4']) > 4) { # check if > 4
df[i, 5] <- "greater_than_4" # assign 5th column
} else {
df[i, 5] <- "lesser_than_4" # assign 5th column
}
}
})
本文中所有的计算都在配置了 2.6Ghz 处理器和 8GB 内存的 MAC OS X 中运行。
1.向量化处理和预设数据库结构
for (i in 1:nrow(df)) {
if ((df[i, 'col1'] + df[i, 'col2'] + df[i, 'col3'] + df[i, 'col4']) > 4) {
output[i] <- "greater_than_4"
} else {
output[i] <- "lesser_than_4"
}
}
df$output})
2.将条件语句判断条件移至循环外
将条件判断语句移至循环外可以提升代码的运算速度,接下来本文将利用包含 100,000行数据至 1,000,000 行数据的数据集进行测试:
# after vectorization and pre-allocation, taking the condition checking outside the loop.
output <- character (nrow(df))
condition <- (df$col1 + df$col2 + df$col3 + df$col4) > 4 # condition check outside the loop
system.time({
for (i in 1:nrow(df)) {
if (condition[i]) {
output[i] <- "greater_than_4"
} else {
output[i] <- "lesser_than_4"
}
}
df$output <- output
})
3.只在条件语句为真时执行循环过程
另一种优化方法是预先将输出变量赋值为条件语句不满足时的取值,然后只在条件语句为真时执行循环过程。此时,运算速度的提升程度取决于条件状态中真值的比例。
本部分的测试将和 case(2) 部分进行比较,和预想的结果一致,该方法确实提升了运算效率。
output <- c(rep("lesser_than_4", nrow(df)))
condition <- (df$col1 + df$col2 + df$col3 + df$col4) > 4
system.time({
for (i in (1:nrow(df))[condition]) { # run loop only for true conditions
if (condition[i]) {
output[i] <- "greater_than_4"
}
}
df$output
})
4.尽可能地使用 ifelse() 语句
利用 ifelse() 语句可以使你的代码更加简便。 ifelse() 的句法格式类似于 if() 函数,但其运算速度却有了巨大的提升。即使是在没有预设数据结构且没有简化条件语句的情况下,其运算效率仍高于上述的两种方法。
system.time({
output <- ifelse ((df$col1 + df$col2 + df$col3 + df$col4) > 4, "greater_than_4", "lesser_than_4")
df$output <- output
})
5.使用 which() 语句
利用 which() 语句来筛选数据集,我们可以达到 Rcpp 三分之一的运算速率。
# Thanks to Gabe Becker
system.time({
want = which(rowSums(df) > 4)
output = rep("less than 4", times = nrow(df))
output[want] = "greater than 4"
})
# nrow = 3 Million rows (approx)
user system elapsed
0.396 0.074 0.481
6.用 apply 族函数替代 for 循环语句
本部分将利用 apply() 函数来计算上文所提到的案例,并将其与向量化的循环语句进行对比。该方法的运算效率优于原始方法,但劣于 ifelse() 和将条件语句置于循环外端的方法。该方法非常有用,但是当你面对复杂的情形时,你需要灵活运用该函数。
# apply family
system.time({
myfunc <- function(x) {
if ((x['col1'] + x['col2'] + x['col3'] + x['col4']) > 4) {
"greater_than_4"
} else {
"lesser_than_4"
}
}
output <- apply(df[, c(1:4)], 1, FUN=myfunc) # apply 'myfunc' on every row
df$output <- output
})
7.利用compiler包编译函数cmpfun()
这可能不是说明字节码编译有效性的最好例子,但是对于更复杂的函数而言,字节码编译将会表现地十分优异,因此我们应当了解下该函数。
# byte code compilation
library(compiler)
myFuncCmp <- cmpfun(myfunc)
system.time({
output <- apply(df[, c (1:4)], 1, FUN=myFuncCmp)
})
8.利用Rcpp
截至目前,我们已经测试了好几种提升运算效率的方法,其中最佳的方法是利用ifelse()函数。如果我们将数据量增大十倍,运算效率将会变成啥样的呢?接下来我们将利用Rcpp来实现该运算过程,并将其与ifelse()进行比较。
下面是利用C++语言编写的函数代码,将其保存为“MyFunc.cpp”并利用sourceCpp进行调用。
// Source for MyFunc.cpp
#include
using namespace Rcpp;
// [[Rcpp::export]]
CharacterVector myFunc(DataFrame x) {
NumericVector col1 = as(x["col1"]);
NumericVector col2 = as(x["col2"]);
NumericVector col3 = as(x["col3"]);
NumericVector col4 = as(x["col4"]);
int n = col1.size();
CharacterVector out(n);
for (int i=0; i 4){
out[i] = "greater_than_4";
} else {
out[i] = "lesser_than_4";
}
}
return out;
}
9.利用并行运算
并行运算的代码:
# parallel processing
library(foreach)
library(doSNOW)
cl <- makeCluster(4, type="SOCK") # for 4 cores machine
registerDoSNOW (cl)
condition <- (df$col1 + df$col2 + df$col3 + df$col4) > 4
# parallelization with vectorization
system.time({
output <- foreach(i = 1:nrow(df), .combine=c) %dopar% {
if (condition[i]) {
return("greater_than_4")
} else {
return("lesser_than_4")
}
}
})
df$output <- output
10.尽早移除变量并恢复内存容量
在进行冗长的循环计算前,尽早地将不需要的变量移除掉。在每次循环迭代运算结束时利用gc()函数恢复内存也可以提升运算速率。
11.利用内存较小的数据结构
在进行冗长的循环计算前,尽早地将不需要的变量移除掉。在每次循环迭代运算结束时利用gc()函数恢复内存也可以提升运算速率。
data.table()是一个很好的例子,因为它可以减少数据的内存,这有助于加快运算速率。
dt <- data.table(df) # create the data.table
system.time({
for (i in 1:nrow (dt)) {
if ((dt[i, col1] + dt[i, col2] + dt[i, col3] + dt[i, col4]) > 4) {
dt[i, col5:="greater_than_4"] # assign the output as 5th column
} else {
dt[i, col5:="lesser_than_4"] # assign the output as 5th column
}
}
})
总结
方法:速度, nrow(df)/time_taken = n 行每秒
原始方法:1X, 856.2255行每秒(正则化为1)
向量化方法:738X, 631578行每秒
只考虑真值情况:1002X,857142.9行每秒
ifelse:1752X,1500000行每秒
which:8806X,7540364行每秒
Rcpp:13476X,11538462行每秒
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数字化市场调研体系中,大数据与小数据是两类核心调研数据形态,分别对应海量行为统计与精准样本深度调研。行业普遍存在认知误 ...
2026-08-07数据透视表是Excel、WPS中最核心的数据分析工具,凭借快速汇总、分组统计、动态筛选的优势,被广泛应用于销量统计、业绩复盘、数 ...
2026-08-07 很多数据分析师每天盯着GMV、DAU、转化率,但当被问到“哪些指标在所有行业都适用”“哪些指标只对电商有意义”“二者如何搭 ...
2026-08-07在商品销量、市场需求、营收规模等业务数据中,季节性波动是最普遍、最核心的数据特征。零售快消、食品餐饮、家电服饰、电商行业 ...
2026-08-06在流量红利消退、市场竞争白热化的商业环境中,传统依托经验、跟风投放、广撒网式的营销模式,逐渐暴露出成本高、精准度低、转化 ...
2026-08-06 很多数据分析师每天盯着GMV、DAU、转化率,但当被问到“什么是指标”“指标和维度有什么区别”“如何定义指标值的计算规则和 ...
2026-08-06【核心关键词】知识、设备、工程师、数字化、建模、算法、工业大数据、数据分析、控制算法、机器学习、深度学习、业务目标、工 ...
2026-08-05增长率是数据分析、业务报表、可视化看板中最核心的指标之一,常用于衡量营收、销量、用户量、流量等业务数据的涨跌幅度与发展趋 ...
2026-08-05小陈是某电商平台的数据分析师。老板交给他一个任务:“我们平台的注册用户已经突破1000万了,想了解一下用户的平均月消费金额。 ...
2026-08-05在机器学习建模、数据预处理、抽样划分、模型初始化训练的全流程中,随机种子是控制实验随机性、保证结果可复现、提升模型稳定性 ...
2026-08-04Python作为面向对象的主流编程语言,核心编程体系由变量、方法、类三大基础要素构成。三者层层递进、相互协作,支撑起所有基础代 ...
2026-08-04 很多数据分析师沉迷于复杂的机器学习算法,却忽略了数据分析最基础也最核心的能力——描述性统计。事实上,80%的商业分析问 ...
2026-08-04为什么学习数据分析? 当下,我们已然步入数据要素价值全面释放的智能时代。数据不再只是零散的数字记录,更是驱动新质生产力运 ...
2026-08-03CDA等级认证证书有效期为三年,三年进行一次年审,主要考察CDA持证人的职业发展情况;学历、工作单位及职业变更情况;继续教育 ...
2026-08-03【核心关键词】金融、岗位、企业、算法、知识、专业、理论、课程、软件、数据分析、业务类型、应用场景、经营管理、大型企业、 ...
2026-08-03在日常数据分析、业务报表复盘、业绩预测工作中,平均增长率是衡量数据长期变化趋势的核心指标,广泛用于营收增长、用户增长、销 ...
2026-08-03很多人把统计学理解为“一堆公式和计算”,却忽略了它的本质——一门让数据“开口说话”的科学。真正的数据分析高手,不是会算平 ...
2026-08-03在数据指标体系搭建工作中,从业者常困惑于指标搭建的核心逻辑:究竟是依托一线零散数据自下而上汇总指标,还是基于战略目标自上 ...
2026-07-31在数据分析、问卷研究、实验复盘、业务建模的工作中,大多数人最关注的是“用什么统计方法”:是做T检验、方差分析、卡方检验, ...
2026-07-31 许多数据分析师精通Excel函数和SQL查询,但当面对一张上万行的销售明细表,要快速回答“哪个地区销量最高”“哪款产品增长最 ...
2026-07-31