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什么是R中的面向对象编程?

面向对象编程(OOP)是最流行的编程语言。借助oops概念, 我们可以构建模块化的代码段, 这些代码段用于为大型系统构建块。 R是一种功能语言, 我们可以使用oops风格进行编程。在R中, oops是管理大型程序复杂性的好工具。

R面向对象编程

在面向对象编程中, S3和S4是两个重要的系统。

S3

在oops中, S3用于重载任何功能。这样我们就可以使用不同的名称来调用函数, 这取决于输入参数的类型或参数的数量。

S4

S4是oops的最重要特征。但是, 这是一个限制, 因为它很难调试。 S4有一个可选的参考类。

R中的对象和类

在R中, 一切都是对象。因此, 程序员在R中编写代码时将执行OOPS概念。对象是一种数据结构, 具有一些可对其属性起作用的方法。

在R中, 类是对象的轮廓或设计。类封装了数据成员以及函数。在R中, 有两个最重要的类, 即S3和S4, 它们在执行OOP概念中起着重要的作用。

为了更好地理解, 让我们一起讨论两个类及其示例。

1)S3课

借助于S3类, 我们可以利用实现通用功能OO的功能。此外, 仅使用第一个参数, S3即可进行分派。 S3与实现Java OO传递消息的传统编程语言(例如Java, C ++和C#)不同。这使得S3易于实现。在S3类中, 泛型函数调用该方法。 S3非常随意, 没有正式的类定义。

S3几乎不需要程序员的知识。

创建一个S3类

在R中, 我们定义了一个函数, 该函数将创建一个类并返回所创建类的对象。由相关成员组成一个列表, 确定列表的类, 然后返回列表的副本。使用以下语法创建类

variable_name <- list(member1, member2, member3.........memberN)

例子

s <- list(name = "Ram", age = 29, GPA = 4.0)
class(s) <- "Faculty"
s

输出

R面向对象编程

我们可以通过以下方式定义通用功能打印。

print
function(x, ...)
UseMethod("Print")

当我们执行或运行上面的代码时, 它将为我们提供以下输出:

R面向对象编程

像打印功能一样, 我们将使用通用功能GPA为GPA成员分配新值。通过以下方式, 我们将使通用函数GPA

GPA <- function(obj1){
UseMethod("GPA")
}

创建通用函数GPA后, 我们将为其实现默认函数

GPA.default <- function(obj){
cat("We are entering in generic function\n")
}

之后, 我们将通过以下方式为GPA功能创建新方法

GPA.faculty <- function(obj1){
cat("Final GPA is ", obj1$GPA, "\n")
}

最后, 我们将运行GPA方法为

GPA(s)

输出

R面向对象编程

S3中的继承

继承是指将一个类的特征提取到另一个类中。在R的S3类中, 继承是通过在向量中应用class属性来实现的。

对于继承, 我们首先创建一个函数, 该函数以以下方式创建班级教师的新对象

faculty<- function(n, a, g) {
value <- list(name=n, age=a, GPA=g)
attr(value, "class") <- "faculty"
value
}

之后, 我们将定义通用函数print()的方法为

print.student <- function(obj1) {
cat(1obj$name, "\n")
cat(1obj$age, "years old\n")
cat("GPA:", obj1$GPA, "\n")
}

现在, 我们将创建一个继承自教职类的InternationalFaculty类的对象。通过将类名称的字符向量分配为:

class(Objet) <- c(child, parent)

所以,

# create a list
fac <- list(name="Shubham", age=22, GPA=3.5, country="India")
# make it of the class InternationalFaculty which is derived from the class Faculty
class(fac) <- c("InternationalFaculty", "Faculty")
# print it out
fac

当我们运行上面讨论的代码时, 它将生成以下输出:

R面向对象编程

我们可以在上面看到, 我们还没有定义任何表单打印方法。 InternationalFaculty(), 该方法称为print.Faculty()。这种教学方法是继承的。

因此, 我们的下一步是通过以下方式定义print.InternationalFaculty():

print.InternationalFaculty<- function(obj1) {
cat(obj1$name, "is from", obj1$country, "\n")
}

上面的函数将覆盖为班级教师定义的方法

Fac
R面向对象编程

getS3method和getAnywhere函数

R中使用了两个最常用和最受欢迎的S3方法函数。第一个方法是getS3method(), 第二个方法是getAnywhere()。

S3查找与类关联的适当方法, 这对于查看方法的实现方式很有用。有时, 这些方法是不可见的, 因为它们隐藏在名称空间中。我们使用getS3method或getAnywhere来解决此问题。

getS3方法

R面向对象编程

getAnywhere函数

getAnywhere("simpleloess")

2)S4课

S4类类似于S3, 但比后者更正式。它与S3有两个不同的方面。首先, 在S4中, 有正式的类定义, 提供了类的描述和表示。此外, 它具有用于定义方法和泛型的特殊辅助功能。 S4还提供多个调度。这意味着通用函数能够采用基于多个基于类的参数的方法。

创建一个S4类

在R中, 我们使用setClass()命令创建S4类。在S4类中, 我们将指定一个用于验证数据一致性的函数, 并指定默认值。在R中, 成员变量称为插槽。

要创建S3类, 我们必须定义该类及其插槽。按照以下步骤创建S4类

步骤1:

第一步, 我们将创建一个名为”教员”的新课程, 其中包含三个插槽名称, 年龄和GPA。

setClass("faculty", slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric"))

setClass()函数还有许多其他可选参数, 我们可以使用?setClass命令进行探索。

R面向对象编程

第2步:

在下一步中, 我们将创建S4类的对象。 R提供new()函数来创建S4类的对象。在这个新函数中, 我们通过以下方式传递类名称和插槽值:

setClass("faculty", slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric"))
# creating an object using new()
# providing the class name and value for slots
s <- new("faculty", name="Shubham", age=22, GPA=3.5)
s

它将产生以下输出

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使用生成器函数创建S4对象

setClass()函数返回一个生成器函数。此生成器功能有助于创建新对象。它充当构造函数。

A <- setClass("faculty", slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric"))
A

它将生成以下输出:

R面向对象编程

现在, 我们可以使用上面的构造函数创建新对象。构造函数依次使用new()函数创建对象。这只是一个环绕。让我们看一个示例, 以了解如何借助generator函数创建S4对象。

例子

faculty<-setClass("faculty", slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric"))
# creating an object using generator() function
# providing the class name and value for slots
faculty(name="Shubham", age=22, GPA=3.5)

输出

R面向对象编程

S4类的继承

像S3类一样, 我们也可以在S4类中执行继承。派生类将继承父类的属性和方法。让我们开始理解如何在S4类中执行继承。在S4类中有以下几种执行继承的方法:

步骤1:

第一步, 我们将通过以下方式创建或定义具有适当插槽的类:

setClass("faculty", slots=list(name="character", age="numeric", GPA="numeric")
)

第2步:

在定义了类之后, 我们的下一步是为display()泛型函数定义类方法。这将通过以下方式完成:

setMethod("show", "faculty", function(obj) {
cat(obj@name, "\n")
cat(obj@age, "years old\n")
cat("GPA:", obj@GPA, "\n")
}
)

第三步:

在下一步中, 我们将使用参数contains定义派生类。派生类的定义如下

setClass("Internationalfaculty", slots=list(country="character"), contains="faculty"
)

在派生类中, 我们仅定义了一个属性(即国家/地区)。其他属性将从其父类继承。

s <- new("Internationalfaculty", name="John", age=21, GPA=3.5, country="India")
show(s)
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当我们进行表演时, 为班级教师定义的方法将被调用。与S3系统一样, 我们还可以为基类的派生类定义方法。


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