因子和有序因子

统计中的变量有两个重要类别:区间变量和名义变量、有序变量。区间变量取连续的 数值,可以进行求和、平均等运算。名义变量和有序变量取离散值,可以用数值代表也可以 是字符型值,其具体数值没有加减乘除的意义,不能用来计算而只能用来分类或者计数。名 义变量比如性别、省份、职业,有序变量比如班级名次。

因为离散变量有各种不同表示方法,在S中为统一起见使用因子(factor)来表示这种分类 变量。还提供了有序因子(ordered factor)来表示有序变量。因子是一种特殊的字符型向量 ,其中每一个元素取一组离散值中的一个,而因子对象有一个特殊属性levels表示这组离散 值(用字符串表示)。例如:

> x <- c("男", "女", "男", "男", "女")
> y <- factor(x)
> y
[1] 男 女 男 男 女
Levels:  男 女 

函数factor()用来把一个向量编码成为一个因子。其一般形式为:

factor(x, levels = sort(unique(x), na.last = TRUE), labels,

exclude = NA, ordered = FALSE)

可以自行指定各离散取值(水平levels),不指定时由x的不同值来求得。labels可以用 来指定各水平的标签,不指定时用各离散取值的对应字符串。exclude参数用来指定要转换为 缺失值(NA)的元素值集合。如果指定了levels,则因子的第i个元素当它等于水平中第j个 时元素值取"j",如果它的值没有出现在levels中则对应因子元素值取NA。ordered取真值时 表示因子水平是有次序的(按编码次序)。

可以用is.factor()检验对象是否因子,用as.vector()把一个向量转换成一个因子。

因子的基本统计是频数统计,用函数table()来计数。例如,

> sex = factor(c("男", "女", "男", "男", "女"))
> res.tab <- table(sex)
> res.tab
男 女 
3  2

表示男性3人,女性2人。table()的结果是一个带元素名的向量,元素名为因子水平,元 素值为该水平的出现频数。

从这个简单例子我们也可以看出S与SAS的一个区别:SAS的结果一般只显示出来,保存只 能存为数据集一种类型,不便于对中间结果进一步编程处理;而S的结果除了可以显示外本身 都是S对象(如这里的向量结果),可以很方便地进一步处理。

可以用两个或多个因子进行交叉分类。比如,性别(sex)和职业(job)交叉分组可 以用table(sex, job)来统计每一交叉类的频数,结果为一个矩阵,矩阵带有行名和列名,分 别为两个因子的各水平名。

因子可以用来作为另外的同长度变量的分类变量。比如,假设上面的sex是5个学生的 性别,而

> h <- c(165, 170, 168, 172, 159)

是这5个学生的身高,则

> tapply(h, sex, mean)

可以求按性别分类的身高平均值。这样用一个等长的因子向量对一个数值向量分组的办法 叫做不规则数组(ragged array)。后面我们还可以看到更多的因子的应用。