Class 05 - 逻辑运算符and,or,not 和条件语句 if

逻辑运算符和条件语句
- 逻辑运算符 and , or , not
- - and 运算符“&”
  - OR 运算符 “|”
  - not 运算符“！
- 案例运用 and , or , not
- - subset() 筛选数据
  - AND 实例
  - OR 实例
  - NOT 实例
  - 混合使用实例
- 条件语句 if
- - if 语句
  - else语句
  - else if 语句

逻辑运算符和条件语句

逻辑运算符：
R语言中的逻辑运算符可以帮助我们对两个操作数据执行逻辑运算，逻辑运算符可以帮助我们实现复杂的逻辑操作。

逻辑与(and)运算符（&）表示只有两个操作数都为真时，整个表达式的值才为真；
逻辑或(or)运算符（|）表示只要有一个操作数为真时，整个表达式的值就为真；
逻辑非(not)运算符（！）将操作数的值取反。

了解逻辑运算符对于编写正确的程序至关重要，因为它们是编程中许多问题的关键所在。

条件语句：
条件语句是一种用于控制程序流程的语句，它可以根据某个条件来执行特定的操作，或者在满足特定条件的情况下重复执行某些操作。条件语句通常由以下三个部分组成：

条件表达式：用于评估条件是否为真。如果条件为真，则整个条件语句的代码块将被执行。
如果条件：用于指定在条件为真时应执行的代码块。如果条件为假，则跳过该代码块。
换行符：用于分隔条件语句的不同部分。

使用条件语句可以帮助程序员根据条件来决定执行哪些代码块，从而实现更加灵活和动态的程序设计。条件语句可以用于各种编程任务，例如函数调用、循环、选择等。

逻辑运算符 and , or , not

逻辑运算符返回的值为逻辑数据类型， TRUE(真) 或 FALSE(假)。

在编程语言中，逻辑运算符的功能基本上都一样，最起码在Python中的逻辑运算符和R语言的用法和功能是一样的。

逻辑运算符主要有三种类型：

AND（有时在 R 中表示为 & 或 &&）表示只有两个操作数都为真时，整个表达式的值才为真
OR （有时在 R 中表示为 | 或 ||）表示只要有一个操作数为真时，整个表达式的值就为真
NOT (!) 将操作数的值取反

下面我们逐个来了解逻辑运算符

and 运算符“&”

AND 运算符采用两个逻辑值。仅当两个单独的值均为 TRUE 时，它才返回 TRUE。这意味着 TRUE & TRUE 的计算结果为 TRUE。然而，FALSE & TRUE、TRUE & FALSE 和 FALSE &FALSE 的评估结果都是 FALSE。

如果我们在 R 中运行相应的代码，则会得到以下结果：

> TRUE & TRUE
[1] TRUE
> TRUE & FALSE
[1] FALSE
> FALSE & TRUE
[1] FALSE
> FALSE & FALSE
[1] FALSE

在这里插入图片描述

举个例子：
如果我们要检查一个变量值是否比5大比10小。这时后我们就可以使用and来检查。
我们先设置一个变量x值为6

x <- 6

然后我们再设置检查x是否大于5但小于10，可以使用x>5 和x<10，作为and语句表达式的值。

x > 5 & x < 10

运行函数时，R 返回结果 TRUE。如下图

在这里插入图片描述

运行步骤：

第一步， x > 5 的计算结果为 TRUE，因为 6 大于 5。
第二步，x < 10 也将计算为 TRUE，因为 6 小于 10。
因此，由于两个值均为 TRUE，因此 and语句返回的结果为 TRUE。数字 6位于数字 5和 10 之间。

下面我们变更一下x的值，让x的值只满足其中一个表达式为真，这时and语言返回的结果就为FALSE。使x等于16，则表达式x>5和x<10将返的结果为FALSE。

# 逻辑运算符 and
# 设置一个变量x=6
x <- 16
# 设置逻辑运算语句检查x
x>5 & x<10

# 输出结果为
[1] FALSE

在这里插入图片描述

虽然 x > 5 为真（16 > 5），但 x < 10 为假（16 < 10）。
如果 AND 表达式的一部分为 FALSE，则整个表达式为 FALSE（TRUE & FALSE = FALSE）。
因此，R 返回结果 FALSE。

OR 运算符 “|”

OR 运算符（|）的工作方式与 AND 运算符（&）类似。主要区别在于，OR 运算的结果只要一个值为 TRUE，则整个 OR 运算的计算结果就为 TRUE。这意味着 TRUE |TRUE 、TRUE |FALSE，和 FALSE|TRUE 所有计算结果为 TRUE。当两个值都为 FALSE 时，结果为 FALSE。

如果用代码演示，则会得到以下结果：

> TRUE | TRUE
[1] TRUE
> TRUE | FALSE
[1] TRUE
> FALSE | TRUE
[1] TRUE
> FALSE | FALSE
[1] FALSE

在这里插入图片描述

举个例子：
例如，假设您创建一个等于 9 的变量 y。要检查 y 是小于 10 还是大于 15，可以使用以下表达式：

# 逻辑运算符 or
y <- 9
# 检查y的值
y < 10 | y > 15

在这里插入图片描述

比较结果为 TRUE（9 小于 10）| FALSE（9 不大于 15）。
由于 OR 表达式只有一个值需要为 TRUE，整个表达式才为 TRUE。
因此 R 返回的结果为 TRUE 。

现在，假设y是 15。表达式 y < 9 | y > 19 现在计算结果为 FALSE （15 < 9） | FALSE （15 > 19）。两个比较都是 FALSE，所以结果是 FALSE。

# 逻辑运算符 or
y <- 15
# 检查y的值
y < 9 | y > 19

# 输出结果
[1] FALSE

在这里插入图片描述

not 运算符“！

NOT 运算符（！）只是否定它所应用的逻辑值。换句话说，！TRUE 的计算结果为 FALSE，并且 ！FALSE 的计算结果为 TRUE。
换一种说法就是取表达式的反向值，也就是取反。

如果用代码演示，则会得到以下结果：

> !TRUE
 [1] FALSE
> !FALSE
[1] TRUE

在这里插入图片描述

就像 OR 和 AND 运算符一样，你可以将 NOT 运算符与逻辑运算符结合使用。零被视为 FALSE，非零数字被视为 TRUE。NOT 运算符的计算结果为相反的逻辑值。

举个例子：
假设有一个变量x等于 2，not 操作的计算结果为 FALSE，因为它采用与非零数（TRUE）相反的逻辑值。

# 逻辑运算符 not
x <- 2

!x

# 输出结果
[1] FALSE

在这里插入图片描述

案例运用 and , or , not

前面这些例子是为了让你了解逻辑运算符and、or、not 而用简单的数字来演示他们的用法。

但是如何再实际的数据处理中使用这些功能，有可能还没有很清楚，下面我们用一个实际的数据来演示逻辑运算符的用法。

我们使用预加载在 RStudio 中的空气质量数据集。它包含1973年5月至9月纽约每日空气质量测量数据。
数据框有六列：

Ozone 臭氧（臭氧测量值）
Solar.R（太阳测量值）
Wind 风（风力测量值）
Temp 温度（华氏度温度）
Month 月份和
Day 日期 (月份中的第几天)

我们直接在RStudio中输入airquality点击运行就能查看数据集中的数据了。

# 查看airquality数据
airquality

如下图
在这里插入图片描述

接下来让我们来看看 AND、OR 和 NOT 运算符如何来帮助我们处理数据。

subset() 筛选数据

在实际应用中，由于逻辑运算符所计算返回的结果为逻辑值，并不是我们最后需要的结果数据，我们需要把得到的逻辑值映射到数据中，从而实现对数据的筛选。
这时候我们需要用到subset()函数。

subset( 数据 , 表达式 )

AND 实例

假设我们要找出阳光明媚且风力极大的数据条，那么我们可以将其定义为太阳测量值超过 150，风力的测量值超过 10。

在代码中，你可以将逻辑语句表示为： Solar.R > 150 & Wind > 10。只有这两个条件都为真的行才满足条件

# 筛选太阳测量值超过 150，风力的测量值超过 10 的数据
# 把 airquality设置为df，为了让代码短一些。
df <- airquality
# 筛选数据
subset(df, df$Solar.R > 150 & df$Wind > 10)

在这里插入图片描述

在输出结果中我们可以看到Solar.R和Wind两列数据中的值已经被过滤了，结果中的数据都满足了我们设置的筛选条件。

OR 实例

接下来，假设我们要筛选Wind（风力）小于10或者Temp（温度）高于90的数据。

在代码中，你可以将逻辑语句表示为： Wind < 10 | Temp > 90。只要这两个条件有一个为真就能满足筛选条件。

# 筛选Wind（风力）小于10或者Temp（温度）高于90的数据。
# 把 airquality设置为df，为了让代码短一些。
df <- airquality
# 筛选数据
subset(df, df$Wind < 10 | df$Temp > 90)

在这里插入图片描述

在数据的筛选结果中我们能够看到，有满足Wind<10 不满足Temp > 90的，有不满足Wind<10 满足Temp > 90的，还有两个条件都满足的。

NOT 实例

现在，假设我们只需要不是每月第一天的天气测量值。在R语言中，可以将此逻辑语句表示为 Day ！= 1。

# 筛选不是每月第一天的天气测量值。
# 把 airquality设置为df，为了让代码短一些。
df <- airquality
# 筛选数据
subset(df, df$Day!=1)

在这里插入图片描述

在结果中已经不包含Day=1的数据了。

混合使用实例

当你需要进行复杂的条件筛选的时候，单独的逻辑运算符是不能够满足需求的，这是可以混合使用逻辑运算符来实现复杂的筛选功能。

假设你想要找出5月份中，风力比较弱Wind < 8或温度较高Temp>80的数据

# 筛选5月份中风力  wind > 10 或 温度Temp > 90
# 把 airquality设置为df，为了让代码短一些。
df <- airquality
# 筛选数据
subset(df, df$Month==5 & (df$Wind < 8 | df$Temp > 80 ))

在这里插入图片描述

tips:

在混合使用逻辑运算符的时候，需要注意代码执行的顺序和优先级，在多个条件混合使用的时候需要用（）括号来控制条件的执行顺序。

如上面例子条件df$Month==5 & (df$Wind < 8 | df$Temp > 80 )中通过括号把前面的&和后面的 | 运算区别开执行，机器会先执行括号中的| 然后在执行 &，这样才能实现筛选出我们需要的数据。

如果不加括号df$Month==5 & df$Wind < 8 | df$Temp > 80 这样写条件的话，机器会按照从左到右的顺序先执行&然后执行|，所得出来的结果就是 5月份企且风力wind<8的数据或者温度 ``Temp>80`数据，结果中会包含5月之外的数据。结果如下：
在这里插入图片描述

条件语句 if

条件语句是一种声明，如果某个条件成立，则必须发生某个事件。例如，“如果温度高于冰点，那么我会出去散步。如果第一个条件为真（温度高于冰点），则会发生第二个条件（我会去散步）。R 代码中的条件语句具有类似的逻辑。

让我们讨论如何使用三个相关语句在 R 中创建条件语句：

+ if()

+ else()

+ else if()

if 语句

if 语句设置一个条件，如果条件的计算结果为 TRUE，则执行与 if 语句关联的 R 代码。

在 R 中，将条件的代码放在if语句的括号内。如果条件为 TRUE，则必须执行大括号的代码（expr）。
请注意，一般第一个个大括号放在其自己的代码行上，第二个大括号放在代码的末尾。

if (条件) {

expr

}

举个例子：
让我们创建一个条件语句：如果 x 大于 0，则 R 将打印出字符串“x 是正数”。


# if语句
x = 3
# if条件判断
if (x > 0) {
  
  print("这个数是正数")
  
}

在这里插入图片描述

由于 x = 3，因此条件为真（3 > 0）。因此，当你运行代码时，R 会打印出字符串“这个数是正数”。

如果将x更改为负数，例如 -2，则条件将为 FALSE （-2 > 0）。
如果运行代码，R 将不会执行 print 语句。相反，结果将显示一个空行。


# if语句
x = -2
# if条件判断
if (x > 0) {
  
  print("这个数是正数")
  
}

在这里插入图片描述

else语句

else 语句需要与 if 语句结合使用。以下是R语言中代码的结构：

if (条件) {

expr1

} else {

expr2

}

只要 if 语句的条件不为 TRUE，就会执行与 else 语句关联的代码。换句话说，如果条件为 TRUE，则 R 将执行if语句（expr1）中的代码;如果条件不是 TRUE，则 R 将执行 else 语句（expr2）中的代码。

举个例子:

先创建一个等于 9 的变量 x。

x <- 9

然后，让我们设置以下条件：
如果 x 大于 0，R 将打印“这是一个正数”。
如果 x 小于或等于 0，R 将打印“这个数为0或者为负数”。

在我们的代码中，第一个条件（x > 0）将是 if 语句的一部分。x 小于或等于 0 的第二个条件隐含在 else 语句中。如果 x > 0，则 R 将打印“这是一个正数”。否则，R 将打印“这个数为0或者为负数”。


# if语句
x <- 9

# if else条件判断

if (x > 0) {
  
  print ("这是一个正数")
  
} else {
  
  print ("这个数为0或者为负数")
  
}

在这里插入图片描述

由于 9 大于 0，因此 if 语句的条件为真。因此，当您运行代码时，R 会执行if下的语句打印出“这是一个正数”。

但是，如果使 x 等于 -9，则if语句的条件不成立（-9 不大于 0）。因此，R 将执行 else 语句中的代码。运行代码时，R 会打印出“这个数为0或者为负数”。


# if语句
x <- -9

# if else条件判断

if (x > 0) {
  
  print ("这是一个正数")
  
} else {
  
  print ("这个数为0或者为负数")
  
}

在这里插入图片描述

else if 语句

在某些情况下，您可能希望通过添加 else if 语句来进一步自定义条件语句。else if 语句位于 if 语句和 else 语句之间。这是代码结构：

if (条件1) {

expr1

} else if (条件2) {

expr2

} else {

expr3

}

如果满足 if 条件（条件 1），则 R 将执行第一个表达式（expr1）中的代码。如果不满足 if 条件，满足 else if 条件（条件 2），则 R 将执行第二个表达式（expr2）中的代码。如果这两个条件都不满足，R 将执行第三个表达式（expr3）中的代码。

在前面的示例中，仅使用 if 和 else 语句，如果 x 等于 0 或 x 小于零，R 只能打印“这个数为0或者为负数”。假设你希望 R 打印字符串“这个数为零”，你需要使用 else if 语句添加另一个条件。
举个例子：


# if语句
x <- 0

# if else条件判断
if (x < 0) {
  
  print("这是一个负数")
  
} else if (x == 0) {
  
  print("这个数是0")
  
} else {
  
  print("这是一个正数")
  
}

在这里插入图片描述

在代码中，第一个条件将是if语句的一部分，第二个条件将是 else if 语句的一部分，第三个条件将是 else 语句的一部分。

如果 x < 0，则 R 将打印“这是一个负数”。
如果 x = 0，则 R 将打印“这个数是0”。
否则，R 将打印“这是一个正数”。
如果使 x 等于 0，R 将首先检查if条件（x < 0），并确定它是 FALSE。然后，R 将评估 else if 条件。此条件 x==0 为 TRUE。因此，在这种情况下，R 打印“这个数是0”

好了，逻辑运算符和条件语句就介绍到这里了，希望大家都能多动手去运行代码，多尝试不同的条件来去练习逻辑运算和条件语句，在数据处理或者是编写程序中都会经常用到。