R語言_符串處理和grep的用法

R通常被用來進行數值計算比較多，字符串處理相對較少，而且關于字符串的函數也不多，用得多的就是substr、strsplit、paste、regexpr這幾個了。實際上R關于字符串處理的功能是非常強大的，因為它甚至可以直接使用Perl的正則表達式，這也是R的一個理念，作為語言就把向量計算做到極致，作為環境，就在各領域都集成最好的。R中有grep系列的函數，可以用最強大的方式處理字符串的所有問題。

grep的全稱是global search regular expression and print out the line，是Unix下一種強大的文本搜索工具，可以通過正則表達式搜索文本，并把匹配的行打印出來，包括grep、egrep和fgrep（egrep是擴展的grep，fgrep是快速的搜尋方式并沒有真正利用正則表達式）。Linux下使用GNU版的grep，該套規范也被廣泛地使用，R中的grep函數就是其中之一。

grep的核心就是正則表達式（Regular Expressions，通?？s寫為regex），所謂正則表達式，就是用某種模式去匹配一類字符串的一個公式，很多文本編輯器或者程序語言都支持該方式進行字符串的操作，最開始是由上文介紹的Unix工具grep之類普及的，后來得到廣泛應用。尤其是Perl語言中將正則表達式發揮到了極致。

R中的正則表達式非常專業，從grep系列函數的參數就可以看出，有個參數“extended”，默認為T，表示使用擴展grep，也就是egrep，如果選擇為F就表示基礎的grep，不過該種方式不被R推薦，即使使用了也會出現警告，實際上grep能做的egrep也都能做，而且還要簡單不少。我剛開始在egrep中使用總是不能通過，后來發現其實egrep中更簡單，很多時候直接寫在[]內就行。還有一個參數“perl”，默認為F，如果選擇T表示使用Perl的正則表達式規則，功能更加強大，不過如果沒有專門學過Perl語言的話用egrep也就夠了。另一個參數“fixed”雖然描述的不是同一個東西，但是也很相關，選擇之后就會進行精確的匹配，不再使用正則表達式的規則，在效率上會快很多，我覺得這個可能就是fgrep。R的幫助文檔中也明確說明了這三個參數實際上代表了四種模式，常規grep、擴展grep、Perl正則表達式、精確匹配，使用者可以根據具體的含義選擇自己需要的，如果參數設置互有沖突，會自動忽略后面的參數，并會在Warning中明確指出。

grep系列函數其實包括grep、grepl、sub、gsub、regexpr、gregexpr，他們的參數很類似，在R中也是把幫助文檔集成在了一起，查找任意一個都會得到一個統一的文檔。里面對各個參數也是一起介紹的，除了剛才說的三個以外，第一個參數就是最重要的“pattern”，這是一個字符串，直接表示正則表達式，根據模式的不同注意規則就行，另外有個“x”表示要查找的向量，這也是R中的獨特之處，不是查找文件，而是查找向量，該處也可以只輸入一個字符串，就成了基礎的字符串處理函數。對于grep函數，結果只有匹配或者不匹配，因此匹配時輸出向量中該元素的下標，如果是單個字符就輸出1，對于grepl，和grep其實一樣，不過輸出的是邏輯值，匹配就是T，不匹配就是F。參數“value”默認為F，輸出的值就是剛才說的元素下標或者邏輯值，如果改成T，就會輸出查找的字符串。還有一個參數“ignore.case”，默認是F，表示大小寫敏感，可以改為T，表示大小寫不敏感。參數“useBytes”默認是F，表示按字符查找，如果是T則表示按字節查找，對于中文字符影響還是很大的。參數“invert ”默認為F，表示正常的查找，如果為T則查找模式的補集。像sub和gsub這樣的替換函數，還多一個參數“replacement”，用來表示替換的字符。

這些函數的參數都比較類似，但是輸出各不一樣，grep輸出向量的下標，實際上就是找到與沒找到，grepl返回的邏輯值更能說明問題。sub是一個很強大的替換函數，遠勝過substr，正則表達式中可以設置非常靈活的規則，然后返回被替換后的字符串，如果正則表達式寫得好，基本可以解決所有子字符串的問題。sub函數和gsub函數唯一的差別在于前者匹配第一次符合模式的字符串，后者匹配所有符合模式的字符串，也就是說在替換的時候前者只替換第一次符合的，后者替換所有符合的。regexpr和gregexpr被使用的似乎比較多，因為它們很像其他語言中的instr函數，可以查找到某些字符在字符串中出現的位置，不過我覺得用處并不是很大，因為通常情況下尋找某字符位置的目的就是為了做相關處理，而sub都能搞定。regexpr和gregexpr的關系和sub與gsub差不多，gregexpr操作向量時會返回列表。

以上就是grep系列函數的一些用法，根據例子可以很方便地使用，個人建議使用參數“pattern”和“x”就行（sub和gsub當然還有replacement），其他的都用默認的。在pattern中按照egrep的規則寫正則表達式，基本上可以解決所有的字符串處理問題。只需要對正則表達式有簡單的了解，就可以得到R中這些強大的功能。關于正則表達式的用法就在后文中分解了。