《高效R语言编程》7--高效优化

软件配置

需要使用C++编译器，安装方法取决于操作系统，Linux：一般安装了R就会安装了；Mac：Xocode；Windows：Rtools，与版本要对应。
需要用到的包：microbenchmark, ggplot2movies, profvis, Rcpp

代码分析

首先是确定哪个是瓶颈，Rprof()是可以分析的一个内置工具，但是这个结果不确定，取决于外部环境，这里推荐profvis。

开始profvis

install.packages(c("profvis", "ggplot2movies")
library(profvis)
profvis({
  data(movies,package = "ggplot2movies") # 加载数据
  movies <- movies[movies$Comedy ==1,]
  plot(movies$year, movies$rating)
  model <- loess(rating ~ year, data = movies) # 回归
  j <- order(movies$year)
  lines(movies$year[j], model$fitted[j]) # 图中增加线
})

结果显然是回归共了最多的时间，也是可以理解的。

高效的基础R

改善性能的标准方式和替代方法

if与ifelse函数

marks <- runif(n=10e6, min=30, max=99)
system.time({
  result1 <- ifelse(marks >= 40, "pass", "fail")
})
# 用户 系统 流逝 
2.64 0.06 2.70
system.time({
  for (mark in marks) {
    if(mark >= 40) {result2 <-"pass"}else{result2 <- "fail"}
  }
})
# 用户 系统 流逝 
0.61 0.00 0.61

排序和排名

sort()函数有三种算法，shell, quick和radix，部分排序可以带来三倍速度提升，例如加partial=1:10参数。

逆向排序

decreasing = TRUE，比rev(sort(x)）快10%。

哪个索引是TRUE

which()

将因子转换成数值

逻辑AND与OR

&和|是向量化的，非向量版本的&&和||，只在必要情况下执行第二个条件，注意不要使用它们操作向量。

行和列操作

apply()家族，rowSums()和colSums()。

is.na与anyNA

想了解一具向量是否包含任何缺失值，anyNA()更高效。

矩阵

数据框中提取行比矩阵中慢约150倍。
有没有见过显示n是6L，而不是6的情况，L是一个简写，用于生成 一个整型，应该是long吧，R中数值是以双精度存储的。整数可以比小数存储空间节约一倍，更进一步节约空间是用bit包。

稀疏矩阵

仅保存非0对象

并行计算

library(parallel)
detectCores()
# 8

apply函数的并行版本

parapply() 等，多了一个cl函数指定CPU个数。是建立一个集群的意思，用完要停止，防止内存泄漏。

cl <- makeCluster(8)
...
on.exit(stopCluster(cl)) # 如出错也退出，另一个常见用法，配合par()使用

Linux和macOS下的并行代码

使用mclapply()和mcmapply()，可以运行于win，但只用单核。优点是不必启动和停止集群对象。

Rcpp

C++是一个现代、快速并具有较强支持度的语言，包含各种库。
Rcpp提供了一个友好的API，编写高性能代码，C++中瓶颈的典型是地址循环与递归函数。cppFunction()可以转换成R代码。

add_r <- function(x, y) x * y # R语言版 
#　C++版
library(Rcpp)
cppFunction(
double add_cpp(double x, double y){
  double value = x * y;
  return value
})
z <- microbenchmark(add_r(199999, 888888), add_cpp(199999, 888888))

有一点效果，不是太明显