3.2 Indexação de matriz e data.frame

Entender indexação é fundamental para manipular dados no R. Em indexação de vetores (seção 2.5), vimos que é possível usar números, códigos/nomes ou valores de verdadeiro ou falso (lógico), como elementos para visualizar, filtrar e mudar dados em vetores unidimensionais.

O mesmo operador, [], pode ser usado para indexação de uma matriz ou um data.frame. A única diferença é que, por matrizes e data.frames serem bidimensionais, precisamos indicar a qual dimensão estamos nos referindo. Portanto o operador de indexação para matrizes e data.frame tem a seguinte estrutura, [indiceDeLinha , indiceDeColuna], em que a vírgula separa os índices de linha e coluna.

3.2.1 Matrizes

# vamos criar uma matriz
mm <- matrix(1:9, nrow = 3, ncol = 3, dimnames = list(paste("linha", 1:3, sep = ""), paste("coluna", 1:3, sep = "")))
# veja a matriz criada
mm
coluna1 coluna2 coluna3
linha1 1 4 7
linha2 2 5 8
linha3 3 6 9 
# USANDO INDICE NUMÉRICO
mm[1, 2] # mostra o elemento da linha 1 e coluna 2
## [1] 4
mm[1, ncol(mm)] # mostra o elemento da linha 1 e última coluna
## [1] 7
mm[nrow(mm), ncol(mm)] # mostra o elemento da última linha e última coluna
## [1] 9
mm[, 1] # mostra a coluna 1
## linha1 linha2 linha3 
##      1      2      3
# eu posso juntar indices de matrizes e vetores na mesma linha
mm[, 1][2] # mostra o segundo elemento do vetor correspondente a primeira coluna
## linha2 
##      2
mm[1, ] # mostra a linha 1
## coluna1 coluna2 coluna3 
##       1       4       7
mm[nrow(mm), ] # mostra a ultima linha
## coluna1 coluna2 coluna3 
##       3       6       9
mm[, 1:2] # mostra as duas primeiras colunas
coluna1 coluna2
linha1 1 4
linha2 2 5
linha3 3 6 
mm[1:2, 1:3] # mostra as duas primeiras linhas e duas primeiras colunas
coluna1 coluna2 coluna3
linha1 1 4 7
linha2 2 5 8 
mm[3:nrow(mm), ] # mostra da linha tres a ultima linha
## coluna1 coluna2 coluna3 
##       3       6       9
mm[c(3, 1), c(3, 2)] # mostra as linhas 3 e 1 e colunas 3 e 2 (nessa ordem)
coluna3 coluna2
linha3 9 6
linha1 7 4 
# USANDO INDICES DE NOMES
mm["linha1", ] # mostra a linha 1 - note que poderia ser outro nome, poderia ter chamado no inicio do script a linha 1 de "banana"
## coluna1 coluna2 coluna3 
##       1       4       7
mm[, "coluna1"] # mostra a coluna 1
## linha1 linha2 linha3 
##      1      2      3
mm[c("linha3", "linha1"), c("coluna3", "coluna1")] # mostra a linhas 3 e 1 e colunas 3 e 1. NOTE QUE POSSO ASSIM INVERTER AS COLUNAS E LINHAS
coluna3 coluna1
linha3 9 3
linha1 7 1 
# SE EU POSSO VER EU POSSO MUDAR
mm
coluna1 coluna2 coluna3
linha1 1 4 7
linha2 2 5 8
linha3 3 6 9 
mm[1, 3] # elemento da linha 1 coluna 3
## [1] 7
mm[1, 3] <- 33 # mudei o elemento
mm[2, 2:3]
## coluna2 coluna3 
##       5       8
mm[2, 2:3] <- mm[2, 2:3] * 10 # mudei os valores das colunas 2 e 3 para a linha 2, multiplicando o original por 10
mm[2, 2:3]
## coluna2 coluna3 
##      50      80
mm
coluna1 coluna2 coluna3
linha1 1 4 33
linha2 2 50 80
linha3 3 6 9

3.2.2 data.frame

O operador [indiceDeLinha , indiceDeColuna] também funciona para data.frames. Outro operador útil na manipulação de data.frames é o $. Ele permite a visualização e atribuição de valores a qualquer coluna.

# vamos criar uma matriz com nomes de linhas e colunas
mm <- matrix(1:9, nrow = 3, ncol = 3, dimnames = list(paste("linha", 1:3, sep = ""), paste("coluna", 1:3, sep = "")))
# veja a matriz criada
mm
coluna1 coluna2 coluna3
linha1 1 4 7
linha2 2 5 8
linha3 3 6 9 
# convertemos para um data.frame
dd <- as.data.frame(mm)
dd$coluna1 # pego a coluna 1 (note que o nome da coluna vai sem "aspas")
## [1] 1 2 3

Veja que o uso do operador $ não funciona em matrizes:

mm$coluna1 # veja como não funciona para o objeto matrix
dd$coluna1[2] # vejo o segundo elemento da coluna1
## [1] 2
# isso é o mesmo que
dd[2, "coluna1"]
## [1] 2
# se eu vejo eu posso mudar
dd[2, "coluna1"] <- 10
dd$coluna1[3] <- 20
dd$coluna3 # pego a coluna tres
## [1] 7 8 9
# também posso adicionar uma nova coluna
dd$novacoluna <- LETTERS[1:nrow(dd)]
dd # agora tenho uma nova coluna
coluna1 coluna2 coluna3 novacoluna
linha1 1 4 7 A
linha2 10 5 8 B
linha3 20 6 9 C 
# ou poderia usar outra forma
dd[, "nova2"] <- LETTERS # nao vai funcionar por estou atribuindo um vetor muito mais longo do que tenho linhas
length(LETTERS) > nrow(dd) # essa expressão é verdadeira
## [1] TRUE
dd[, "nova2"] <- LETTERS[1:nrow(dd)] # isso tem o mesmo comprimento e funciona
dd
coluna1 coluna2 coluna3 novacoluna nova2
linha1 1 4 7 A A
linha2 10 5 8 B B
linha3 20 6 9 C C 
# posso adicionar uma coluna vazia
dd$outracoluna <- NA
dd
coluna1 coluna2 coluna3 novacoluna nova2 outracoluna
linha1 1 4 7 A A NA
linha2 10 5 8 B B NA
linha3 20 6 9 C C NA 
# e ainda outra (lógica)
dd$maisuma <- TRUE
dd
coluna1 coluna2 coluna3 novacoluna nova2 outracoluna maisuma
linha1 1 4 7 A A NA TRUE
linha2 10 5 8 B B NA TRUE
linha3 20 6 9 C C NA TRUE

Adicionar colunas em uma matriz é um pouco diferente do que se faz com um data.frame:

# primeiro nao posso usar $ porque matrix não entende isso
class(mm) # é uma matrix
mm$colun3 # isso nao funciona
mm[, "coluna3"] # isso funciona
## linha1 linha2 linha3 
##      7      8      9
# adicionando uma coluna
mm[, 4] # isso nao existe
mm[, 4] <- log(mm[, "coluna3"]) # isso não funciona
# poderia usar a função cbind que vimos anteriormente
mm <- cbind(mm, LOGCOLUNA3 = log(mm[, "coluna3"])) # assim eu posso