【轉載】R語言 面向對象編程

轉載自：R語言教程

面向對象的編程側重於數據和對象，而不是程式。面向對象的模型有助於我們對現實生活中的對象進行建模。為了在數據科學領域出類拔萃，掌握面向對象的編程概念很重要。每個程式都有特殊類型的類。在本教程中，將重點討論R語言中的S3和S4類、泛型函數、類之間的繼承性和多態性。在本教程中，我們將討論R中面向對象的編程概念

R中的面向對象編程

面向對象編程是一種圍繞著類和對象而不是函數的編程模式。在R中，我們還可以創建兩種特殊類型的類，即S3和S4。OOPS的概念使我們能夠創建模塊化的作品，作為大型系統的構建塊。S3和S4是面向對象編程中的兩個重要類。S3類允許重載任何函數。S4類與S3略有不同，它包含用於定義方法和泛型的輔助函數。

R中的類和對象

類是一種用戶定義的數據類型，對象就是從這種類型中創建的。它們有時也被稱為藍圖。這是因為它們定義了對象的結構。一個類是一個被動的實體，而一個對象是一個主動的實體。

R認為所有事物都是對象。一個對象是一個類的單一實例。R為我們提供了一個class()函數，它既可以用來定義一個函數的類，也可以為一個已經定義的對象獲取類的信息。

R中的類是以矢量形式存在的。由於這個屬性，對象可以繼承許多類，而且我們還可以指定繼承的順序，即使是複雜的類。

示例

Names <-c("Bhuwanesh","Jai", "Piyush", "Anil", "Hitesh", "Naveen")
print(class(Names))

輸出

[1] "character"

由於該類元素屬於字元類，因此顯示了 “字元”。

示例

現在讓我們看看如何追加一個對象的類別–

Names <-c("Bhuwanesh", "Jai", "Piyush", "Anil", "Hitesh", "Naveen")
class(Names)<-append(class(Names), "boys")
print(class(Names))

輸出

[1] "character" "boys"

正如你在輸出中看到的，我們已經附加了向量的類別。

R中的類

S3 Class

S3類是R中最常用的類之一。這個類很容易實現，許多預定義的類都是這種類型。

一個S3類的對象是一個列表，該列表具有用一些名稱分配的類屬性。列表的組成部分由對象的成員變數表示。

創建S3類

我們可以通過以下步驟創建一個S3對象—-。

• 編製一份具有所需組件價值的清單。

• 然後，我們可以使用class()函數輕鬆地創建一個類，同時給這個類附加一個名字。

示例

# Creating list
myList <- list(Name ="Bhuwanesh", Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech", Branch = "Information Technology")
# class
class(myList) <- "University"

myList

輸出

$Name
[1] "Bhuwanesh"

$Enrollment_Number
[1] 3496303119

$Course
[1] "Btech"

$Branch
[1] "Information Technology"

attr(,"class")
[1] "University"

通用功能

我們在R中擁有通用函數，可以達到多態性的目的（就像許多其他哎呀語言：C++，Java等）。

多態性 是指形式。它指出，一條信息可以有一個以上的不同形式，或者它可以為不同的目的服務。

例如，在R語言中，summary()函數是一個由許多summary()函數組成的集合，可以用於不同的數據類型和數據結構。這類函數根據作為參數傳遞的對象的類型，調用一個適當的函數。我們可以使用methods()函數看到summary()函數的各種實現。

methods(summary)

我們可以在R中創建我們自己的通用函數。讓我們考慮以下程式，它創建了一個名為 “myList “的列表，然後從中創建一個類。

示例

現在我們使用summary()函數來顯示這個類的摘要 –

# Create a list
myList <- list(Name ="Bhuwanesh", 
Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech",
   Branch = "Information Technology")

# Define the class
class(myList) <- "University"

# Display the summary
print(summary(myList))

輸出

                  Length Class  Mode     
Name              1      -none- character
Enrollment_Number 1      -none- numeric  
Course            1      -none- character
Branch            1      -none- character

屬性

屬性是與一個對象相關的額外信息，用於處理該對象。我們可以使用 attributes() 函數來獲取一個對象的屬性。

示例

# Create a list
myList <- list(Name ="Bhuwanesh", 
   Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech", 
   Branch = "Information Technology")

# Define a class
class(myList) <- "University"

# Display attributes
print(attributes(myList))

輸出

$names
[1] "Name"              "Enrollment_Number" "Course"           
[4] "Branch"           

$class
[1] "University"

我們也可以在attr()函數的幫助下將我們自己的屬性應用到一個對象上，讓我們考慮下麵的例子來說明這個函數的工作原理

示例

# Create a list
myList <- list(Name ="Bhuwanesh",
Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech", 
   Branch = "Information Technology")

# Define class
class(myList) <-"University"

# Defining custom attributes
attr(myList,"Grade")<-c('A')

# Display attribute
print(attributes(myList))

輸出

$names
[1] "Name"              "Enrollment_Number" "Course"           
[4] "Branch"           

$class
[1] "University"

$Grade
[1] "A"

S3類中的繼承性

繼承性 是面向對象編程語言的最重要支柱之一，它允許一個類繼承另一個類的屬性。這一特點帶來了代碼可重用性等好處。

S3類並不包含任何特定的定義模式。

示例

# Create a list
myList1 <- list(Name ="Bhuwanesh", Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech", Branch = "Information Technology")

# Define the class
class(myList1) <- "University"

# Create a list
myList2 <- list(College_Rank = 14, State = 'Uttarakhand')

# Define the inheritance relation
class(myList2) <- c("College", "University")

print(myList2)

輸出

$College_Rank
[1] 14

$State
[1] "Uttarakhand"

attr(,"class")
[1] "College"    "University"

正如你在輸出中看到的，”學院 “類繼承了 “大學 “類。

現在讓我們嘗試使用基類 “大學 “的一個對象來訪問和修改基類 “大學 “的組件-

示例

# Create a list
myList1 <- list(Name ="Bhuwanesh", Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech", Branch = "Information Technology")

# Define a class
class(myList1) <- "University"

myList2 <- list(College_Rank = 14, State = 'Uttarakhand')

class(myList2) <- c("College", "University")

# Define the attribute
myList2$Name = "Harshit"

print(myList2)

輸出

$College_Rank
[1] 14

$State
[1] "Uttarakhand"

$Name
[1] "Harshit"

attr(,"class")
[1] "College"    "University"

你可以在輸出中看到，”姓名 “屬性已被修改為 “Harshit”。

S4 Class

R允許我們使用另一種特殊的類，稱為 “S4 “類。這個類包含預定義的定義。這個類包含定義方法和泛型的函數。這個類還為我們提供了定義泛型和方法的輔助函數。

setClass()函數創建了一個S4類。R為我們提供了new()函數，用來創建一個S4類的對象—-。

示例

# Define a list
myList1 <- list(Name ="Bhuwanesh",
   Enrollment_Number = 3496303119,
   Course = "Btech",
   Branch = "Information Technology")

# Set the class
setClass("University", slots = list(Name ="character",
   Enrollment_Number = "numeric",
   Course = "character",
   Branch = "character"))

# Define the object
myObject <- new("University", 
   Name = "Bhuwanesh Nainwal", 
   Enrollment_Number = 3496303119, 
   Course = "Btech", 
   Branch = "Information Technology")

print(myObject)

輸出

An object of class "University"
Slot "Name":
[1] "Bhuwanesh Nainwal"

Slot "Enrollment_Number":
[1] 3496303119

Slot "Course":
[1] "Btech"

Slot "Branch":
[1] "Information Technology"

S4類中的繼承性

繼承是面向對象編程語言的最重要支柱之一，它允許一個類繼承另一個類的屬性。這一特性帶來了代碼可重用性等好處。

S4類包含了一個適當的模式來定義它。派生類有足夠的能力來繼承基類的屬性和方法。為了達到這個目的，我們可以

示例

# Set class
setClass("University",
   slots = list(Name = "character",
      Enrollment_Number = "numeric",
      Branch = "character") 
)

# Set methods
setMethod("show", "University",
   function(object){
      cat(object@Name, "  
")
      cat(object@Enrollment_Number, "  
")
      cat(object@Branch, "  
")
   }
)

# Inherit
setClass("College",
   slots = list(Grade= "character"),
   contains = "University"
)
# Define the object
object <- new("College", Name = "Bhuwanesh Nainwal", 
Branch="Information Technology",
Enrollment_Number = 3496303119)

# Display the object
show(object)

輸出

Bhuwanesh Nainwal 
3496303119 
Information Technology

結論

在這篇文章中，我們討論了與R相關的面向對象的編程概念，並對S3和S4等類進行了詳細的討論。我們相信，這個教程肯定會增強你在數據科學領域的知識。