R语言 面向对象编程

面向对象的编程侧重于数据和对象，而不是程序。面向对象的模型有助于我们对现实生活中的对象进行建模。为了在数据科学领域出类拔萃，掌握面向对象的编程概念很重要。每个程序都有特殊类型的类。在本教程中，将重点讨论R语言中的S3和S4类、泛型函数、类之间的继承性和多态性。在本教程中，我们将讨论R中面向对象的编程概念。

R中的面向对象编程

面向对象编程是一种围绕着类和对象而不是函数的编程模式。在R中，我们还可以创建两种特殊类型的类，即S3和S4。OOPS的概念使我们能够创建模块化的作品，作为大型系统的构建块。S3和S4是面向对象编程中的两个重要类。S3类允许重载任何函数。S4类与S3略有不同，它包含用于定义方法和泛型的辅助函数。

R中的类和对象

类是一种用户定义的数据类型，对象就是从这种类型中创建的。它们有时也被称为蓝图。这是因为它们定义了对象的结构。一个类是一个被动的实体，而一个对象是一个主动的实体。

R认为所有事物都是对象。一个对象是一个类的单一实例。R为我们提供了一个class()函数，它既可以用来定义一个函数的类，也可以为一个已经定义的对象获取类的信息。

R中的类是以矢量形式存在的。由于这个属性，对象可以继承许多类，而且我们还可以指定继承的顺序，即使是复杂的类。

示例

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

输出

[1] "character"

由于该类元素属于字符类，因此显示了 “字符”。

示例

现在让我们看看如何追加一个对象的类别–

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

输出

[1] "character" "boys"     

正如你在输出中看到的，我们已经附加了向量的类别。

R中的类

S3 Class

S3类是R中最常用的类之一。这个类很容易实现，许多预定义的类都是这种类型。

一个S3类的对象是一个列表，该列表具有用一些名称分配的类属性。列表的组成部分由对象的成员变量表示。

创建S3类

我们可以通过以下步骤创建一个S3对象—-。

• 编制一份具有所需组件价值的清单。

• 然后，我们可以使用class()函数轻松地创建一个类，同时给这个类附加一个名字。

示例

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

myList

输出

$Name
[1] "Bhuwanesh"

$Enrollment_Number
[1] 3496303119

$Course
[1] "Btech"

$Branch
[1] "Information Technology"

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

通用功能

我们在R中拥有通用函数，可以达到多态性的目的（就像许多其他哎呀语言：C++，Java等）。

多态性 是指形式。它指出，一条信息可以有一个以上的不同形式，或者它可以为不同的目的服务。

例如，在R语言中，summary()函数是一个由许多summary()函数组成的集合，可以用于不同的数据类型和数据结构。这类函数根据作为参数传递的对象的类型，调用一个适当的函数。我们可以使用methods()函数看到summary()函数的各种实现。

methods(summary)

我们可以在R中创建我们自己的通用函数。让我们考虑以下程序，它创建了一个名为 “myList “的列表，然后从中创建一个类。

示例

现在我们使用summary()函数来显示这个类的摘要 –

# 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))

输出

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

属性

属性是与一个对象相关的额外信息，用于处理该对象。我们可以使用 attributes() 函数来获取一个对象的属性。

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))

输出

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

$class
[1] "University"

我们也可以在attr()函数的帮助下将我们自己的属性应用到一个对象上，让我们考虑下面的例子来说明这个函数的工作原理

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))

输出

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

$class
[1] "University"

$Grade
[1] "A"

S3类中的继承性

继承性 是面向对象编程语言的最重要支柱之一，它允许一个类继承另一个类的属性。这一特点带来了代码可重用性等好处。

S3类并不包含任何特定的定义模式。

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)

输出

$College_Rank
[1] 14

$State
[1] "Uttarakhand"

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

正如你在输出中看到的，”学院 “类继承了 “大学 “类。

现在让我们尝试使用基类 “大学 “的一个对象来访问和修改基类 “大学 “的组件-

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)

输出

$College_Rank
[1] 14

$State
[1] "Uttarakhand"

$Name
[1] "Harshit"

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

你可以在输出中看到，”姓名 “属性已被修改为 “Harshit”。

S4 Class

R允许我们使用另一种特殊的类，称为 “S4 “类。这个类包含预定义的定义。这个类包含定义方法和泛型的函数。这个类还为我们提供了定义泛型和方法的辅助函数。

setClass()函数创建了一个S4类。R为我们提供了new()函数，用来创建一个S4类的对象—-。

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)

输出

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类中的继承性

继承是面向对象编程语言的最重要支柱之一，它允许一个类继承另一个类的属性。这一特性带来了代码可重用性等好处。

S4类包含了一个适当的模式来定义它。派生类有足够的能力来继承基类的属性和方法。为了达到这个目的，我们可以

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)

输出

Bhuwanesh Nainwal 
3496303119 
Information Technology

结论

在这篇文章中，我们讨论了与R相关的面向对象的编程概念，并对S3和S4等类进行了详细的讨论。我们相信，这个教程肯定会增强你在数据科学领域的知识。