R 语言入门实战｜第七章 程序：从“老虎机”项目学透流程控制与代码优化
引言：第七章为何是 “R 编程进阶” 的关键？
在第二部分 “玩扑克牌” 项目中，我们掌握了数据存储（数据框）、索引取子集和环境管理，但这些操作更偏向 “数据静态处理”。而《R 语言入门与实践》第七章 “程序”，正式进入动态流程控制阶段 —— 通过 “老虎机模拟” 项目，教你如何用if/else语句判断条件、用 “查找表” 简化冗余代码、用结构化思维拆解复杂任务，最终编写能自动执行逻辑的完整程序。
本章的核心目标是：理解 “程序 = 有序步骤 + 同类情况” 的设计思路，掌握 R 中流程控制的核心工具，写出逻辑清晰、可复用的程序（如老虎机的play()函数），为后续循环、面向对象编程打下基础。
一、程序设计的核心策略：拆解任务是关键
第七章开篇就强调：复杂程序的本质是 “简单任务的组合”。面对 “老虎机计算奖金” 这样的复杂需求，需先将任务拆解为两类子任务（文档第七章 7.1 节）：
- 有序步骤：按顺序执行的操作（如 “生成 3 个符号→计算奖金→显示结果”）；
- 同类情况：需分支判断的场景（如 “3 个相同符号→奖金 80 元”“全是杠→奖金 5 元”“有樱桃→奖金 2 元”）。
实战示例：老虎机任务拆解
以老虎机程序为例，完整流程拆解为 3 个有序步骤，其中 “计算奖金” 又包含 3 种同类情况：
二、流程控制工具：从if到 “查找表”
第七章的核心工具围绕 “如何处理同类情况” 展开，从基础的if语句到高效的 “查找表”，逐步优化代码逻辑。
2.1 if语句：单条件判断的基础
if语句是 R 中最基础的流程控制工具，用于 “当条件为真时执行某操作”，语法和应用完全贴合文档第七章 7.2 节。
语法格式
if (条件) {# 条件为TRUE时执行的代码
}- 条件：必须是返回单个
TRUE/FALSE的逻辑测试（如symbols[1] == symbols[2]）； - 代码块：条件为真时执行的内容，支持多行代码（建议缩进提升可读性）。
实战：判断老虎机是否出现 “3 个相同符号”
# 示例：检查3个符号是否完全相同
symbols <- c("7", "7", "7") # 老虎机生成的符号
if (symbols[1] == symbols[2] && symbols[2] == symbols[3]) {cat("恭喜！3个符号相同！")
}
# 输出：恭喜！3个符号相同！关键注意点
- 若条件是逻辑向量（如
c(TRUE, FALSE)），if仅会判断第一个元素，并警告 “条件长度> 1”； - 可结合
all()/any()将向量压缩为单个逻辑值（如all(symbols == "B")判断是否全是杠）。
2.2 else与else if：多条件分支
当需要处理 “条件为假” 或 “多个互斥条件” 时，需用else和else if，对应文档第七章 7.3 节。
语法格式
if (条件1) {# 条件1为TRUE时执行
} else if (条件2) {# 条件1为FALSE、条件2为TRUE时执行
} else {# 所有条件为FALSE时执行
}实战：老虎机多情况奖金判断
结合第七章表 7-1 的奖金规则，判断不同符号组合的奖金：
# 示例：根据符号组合计算基础奖金
symbols <- c("B", "BB", "BBB")
prize <- 0 # 初始化奖金为0if (symbols[1] == symbols[2] && symbols[2] == symbols[3]) {# 情况1：3个相同符号prize <- 10 # 简化示例，实际需匹配符号类型
} else if (all(symbols %in% c("B", "BB", "BBB"))) {# 情况2：全是杠prize <- 5
} else {# 情况3：其他（含樱桃或无奖）cherry_count <- sum(symbols == "C")prize <- c(0, 2, 5)[cherry_count + 1] # 1个樱桃2元，2个5元
}cat("奖金：$", prize, sep = "") # 输出：奖金：$52.3 查找表：替代冗余if-else的高效工具
第七章 7.4 节重点介绍 “查找表”—— 当需要 “值→值” 的映射（如 “符号→奖金”）时，用命名向量替代冗长的if-else，代码更简洁、易维护。
查找表原理
通过命名向量存储映射关系，向量的 “名称” 是输入条件，“值” 是对应结果，再通过 “名称取子集” 快速匹配。
实战：老虎机奖金查找表
# 步骤1：创建查找表（符号→奖金，对应第七章表7-1）
payouts <- c("DD" = 100, # 3个钻石"7" = 80, # 3个7"BBB" = 40, # 3个BBB"BB" = 25, # 3个BB"B" = 10, # 3个B"C" = 10, # 3个樱桃"0" = 0 # 3个0（无奖）
)# 步骤2：根据符号匹配奖金
symbols <- c("7", "7", "7")
if (symbols[1] == symbols[2] && symbols[2] == symbols[3]) {prize <- payouts[symbols[1]] # 按符号名称取子集
}cat("奖金：$", prize, sep = "") # 输出：奖金：$80优势对比
| 方式 | 代码复杂度 | 维护成本 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
if-else | 高（多条件嵌套） | 高（新增条件需加分支） | 条件逻辑复杂（如含计算） |
| 查找表 | 低（向量映射） | 低（新增映射仅需加元素） | 简单 “值→值” 映射 |
三、第七章核心新函数：参数详解与实战
第七章引入多个新函数，用于字符串处理、结果显示和对象属性管理，以下是关键函数的核心参数与应用（完全贴合文档第七章内容）。
3.1 paste()：字符串拼接
paste()是 R 中处理字符串的核心函数，第七章用它将老虎机的 3 个符号合并为单个字符串（如 “7DD”），对应文档 7.5 节的slot_display函数。
核心参数
| 参数 | 作用说明 | 类型要求 | 默认值 |
|---|---|---|---|
... | 待拼接的对象（可多个，如向量、字符串） | 任意类型（自动转字符） | 无 |
sep | 不同对象之间的分隔符 | 字符串 | " "（空格） |
collapse | 若输入是向量，将向量元素合并为单个字符串的分隔符 | 字符串（NULL 表示不合并） | NULL |
实战示例
# 示例1：拼接多个对象（sep参数）
symbols <- c("B", "C", "DD")
paste("符号组合：", paste(symbols, collapse = ""), sep = "")
# 输出："符号组合：BCD D"（注意：实际collapse会去掉空格，输出"符号组合：BCD D"应为"符号组合：BCD D"修正为"符号组合：BCDD"）# 示例2：合并向量元素（collapse参数）
paste(symbols, collapse = "|") # 输出："B|C|DD"3.2 cat()：控制台输出（无引号）
cat()用于在控制台显示内容，第七章用它美化老虎机结果（如显示 “7DD\n$80”），区别于print()（会显示引号和行号），对应文档 7.5 节。
核心参数
| 参数 | 作用说明 | 类型要求 | 默认值 |
|---|---|---|---|
... | 待输出的内容（可多个，如字符串、数值） | 任意类型（自动转字符） | 无 |
sep | 不同内容之间的分隔符 | 字符串 | " " |
file | 输出目标（控制台或文件路径） | 字符串（""表示控制台） | "" |
newline | 输出结束后是否换行 | 逻辑值（TRUE/FALSE） | TRUE |
实战示例
# 示例：显示老虎机结果（符号+奖金）
symbols_str <- paste(c("7", "DD", "DD"), collapse = "")
prize <- 160 # 3个7+2个钻石，奖金翻倍后160
cat(symbols_str, "$", prize, sep = "\n") # sep="\n"表示换行
# 输出：
# 7DDD
# $1603.3 structure()：为对象添加属性
structure()用于给 R 对象添加自定义属性（如老虎机结果的 “符号组合” 属性），第七章用它让play()函数同时返回奖金和符号，对应文档 7.5 节。
核心参数
| 参数 | 作用说明 | 类型要求 | 默认值 |
|---|---|---|---|
.Data | 基础对象（如奖金数值） | 任意 R 对象 | 无 |
... | 要添加的属性（键值对，如symbols = symbols） | 属性名 = 属性值 | 无 |
实战示例
# 示例：为奖金添加“符号组合”属性
get_symbols <- function() {# 第七章定义的生成符号函数wheel <- c("DD", "7", "BBB", "BB", "B", "C", "0")sample(wheel, size = 3, replace = TRUE, prob = c(0.03, 0.03, 0.06, 0.1, 0.25, 0.01, 0.52))
}score <- function(symbols) {# 简化的奖金计算if (all(symbols == "7")) return(80)return(0)
}# 用structure添加属性
play <- function() {symbols <- get_symbols()prize <- score(symbols)# 为奖金添加symbols属性structure(prize, symbols = symbols)
}# 调用函数并查看属性
result <- play()
attr(result, "symbols") # 提取属性，输出符号组合3.4 trunc()：截取数值整数部分
trunc()在第七章 7.3 节 “else 语句示例” 中出现，用于提取数值的整数部分（忽略小数），常配合数值处理使用。
核心参数
| 参数 | 作用说明 | 类型要求 | 默认值 |
|---|---|---|---|
x | 待处理的数值向量 | 数值型向量 | 无 |
实战示例
# 示例：提取小数的整数部分
a <- 3.14
trunc(a) # 输出：3# 示例：计算数值的小数部分（第七章用法）
dec <- a - trunc(a)
dec # 输出：0.14四、综合实战：构建完整老虎机程序
结合第七章所有知识点，编写能直接运行的老虎机程序，包含 “生成符号→计算奖金→美化显示” 全流程。
步骤 1：定义get_symbols()生成随机符号
get_symbols <- function() {# 老虎机符号池（含概率，对应第七章文档）wheel <- c("DD", "7", "BBB", "BB", "B", "C", "0")# 按概率抽样3个符号（有放回）sample(x = wheel,size = 3,replace = TRUE,prob = c(0.03, 0.03, 0.06, 0.1, 0.25, 0.01, 0.52))
}步骤 2：定义score()计算奖金（含查找表）
score <- function(symbols) {# 1. 创建奖金查找表payouts <- c("DD" = 100, "7" = 80, "BBB" = 40, "BB" = 25, "B" = 10, "C" = 10, "0" = 0)# 2. 计算基础奖金prize <- 0# 情况1：3个相同符号if (symbols[1] == symbols[2] && symbols[2] == symbols[3]) {prize <- payouts[symbols[1]]} # 情况2：全是杠else if (all(symbols %in% c("B", "BB", "BBB"))) {prize <- 5} # 情况3：含樱桃else {cherry_count <- sum(symbols == "C")prize <- c(0, 2, 5)[cherry_count + 1] # 0/1/2个樱桃对应0/2/5元}# 3. 钻石（DD）翻倍奖金diamond_count <- sum(symbols == "DD")prize * (2 ^ diamond_count)
}步骤 3：定义play()整合功能并美化显示
play <- function() {# 1. 生成符号symbols <- get_symbols()# 2. 计算奖金prize <- score(symbols)# 3. 美化显示（用cat和paste）symbols_str <- paste(symbols, collapse = "")cat(symbols_str, "\n$", prize, sep = "")# 4. 返回带属性的奖金structure(prize, symbols = symbols)
}步骤 4：运行测试
# 玩一次老虎机
play()
# 可能输出：
# B0C
# $2五、代码注释：第七章强调的 “可读性保障”
第七章 7.5 节专门讲解代码注释，核心原则是 “让自己和他人能看懂代码逻辑”，常用场景：
- 功能说明：函数或代码块的用途（如
# 计算钻石翻倍后的奖金）； - 复杂逻辑注释：关键步骤的解释（如
# 樱桃数量+1是因为向量索引从1开始）； - TODO 注释：待完善的功能（如
# TODO：添加 jackpot 头奖逻辑）。
示例（带注释的score()函数片段）：
score <- function(symbols) {# 1. 奖金查找表：符号→基础奖金（对应第七章表7-1）payouts <- c("DD" = 100, "7" = 80, "BBB" = 40, "BB" = 25, "B" = 10, "C" = 10, "0" = 0)# 2. 统计特殊符号数量（钻石翻倍、樱桃计数）diamond_count <- sum(symbols == "DD")cherry_count <- sum(symbols == "C")# 3. 分支判断奖金（按优先级：相同符号 > 全杠 > 樱桃）# （优先级说明：相同符号奖金最高，需优先判断）if (all(symbols == symbols[1])) {prize <- payouts[symbols[1]]} else if (all(symbols %in% c("B", "BB", "BBB"))) {prize <- 5} else {prize <- c(0, 2, 5)[cherry_count + 1]}# 4. 钻石翻倍（每多1个钻石，奖金×2）prize * (2 ^ diamond_count)
}六、第七章核心小结
- 程序设计思维：复杂任务拆解为 “有序步骤 + 同类情况”，老虎机项目是典型案例（生成符号→计算奖金→显示结果）；
- 流程控制工具：
if/else：处理单条件 / 多条件分支，适合逻辑复杂的场景；- 查找表：用命名向量替代冗余
if-else，适合 “值→值” 映射（如符号→奖金）；
- 核心函数：
paste()：拼接字符串（collapse合并向量，sep分隔对象）；cat()：美化输出（无引号、支持换行）；structure()：添加对象属性（如老虎机结果的符号信息）；
- 代码规范：注释是保障可读性的关键，需标注功能、逻辑和待完善点。
下一章（第八章）将学习 “R 的 S3 系统”，教你如何为老虎机结果自定义显示格式，进一步提升程序的灵活性 —— 让print(result)自动显示 “符号 + 奖金”，而非单纯的数值！