Tipp: Sie können die in Boolesche Logik verstehen vorgestellten Konzepte auffrischen, um zu verstehen, wie logische Operatoren funktionieren.

Sie haben bereits gelernt, dass ein Operator ein Symbol ist, das die Art der in einer Formel auszuführenden Operation oder Berechnung angibt. In dieser Lektüre lernen Sie die wichtigsten Arten von logischen Operatoren kennen und erfahren, wie sie zur Erstellung von bedingten Anweisungen in R-Code verwendet werden können.

Logische Operatoren

Logische Operatoren geben einen logischen Datentyp wie TRUE oder FALSE zurück.

Es gibt drei Haupttypen von logischen Operatoren:

• AND (in R manchmal als & oder && dargestellt)

• OR (wird in R manchmal als | oder || dargestellt)

• NICHT (!)

Sehen Sie sich die unten zusammengefassten logischen Operatoren an.

AND Operator „&“

• Der AND Operator nimmt zwei logische Werte an. Er gibt TRUE nur zurück, wenn beide Einzelwerte WAHR sind. Das bedeutet, dass WAHR & WAHR den Wert TRUE ergibt. FALSCH & WAHR, WAHR & FALSCH und FALSCH & FALSCH ergeben jedoch alle den Wert FALSE.

• Wenn Sie den entsprechenden Code in R ausführen, erhalten Sie die folgenden Ergebnisse: > TRUE & TRUE [1] TRUE > TRUE & FALSE [1] FALSE > FALSE & TRUE [1] FALSE > FALSE & FALSE [1] FALSE Sie können dies anhand der Ergebnisse unserer Vergleiche veranschaulichen. Stellen Sie sich vor, Sie erstellen eine Variable x, die gleich 10 ist. x <- 10 Um zu prüfen, ob x größer als 3 aber kleiner als 12 ist, können Sie x > 3 und x < 12 als Werte eines „UND“-Ausdrucks verwenden. x > 3 & x < 12 Wenn Sie die Funktion ausführen, gibt R das Ergebnis TRUE zurück. [1] TRUE Der erste Teil, x > 3, wird zu TRUE ausgewertet, da 10 größer als 3 ist. Der zweite Teil, x < 12, wird ebenfalls zu TRUE ausgewertet, da 10 kleiner als 12 ist. Da also beide Werte WAHR sind, ist das Ergebnis des AND-Ausdrucks TRUE. Die Zahl 10 liegt zwischen den Zahlen 3 und 12. Wenn Sie jedoch x gleich 20 machen, wird der Ausdruck x > 3 & x < 12 ein anderes Ergebnis liefern. x <- 20 x > 3 & x < 12 [1] FALSE Obwohl x > 3 gleich TRUE (20 > 3) ist, ist x < 12 gleich FALSE (20 < 12). Wenn ein Teil eines AND-Ausdrucks FALSCH ist, ist der gesamte Ausdruck FALSCH (WAHR & FALSCH = FALSCH). R gibt also das Ergebnis FALSE zurück.

OR Operator „|“

• Der OR Operator (|) funktioniert auf ähnliche Weise wie der AND Operator (&). Der Hauptunterschied besteht darin, dass mindestens einer der Werte der ODER-Verknüpfung WAHR sein muss, damit die gesamte ODER-Verknüpfung zu TRUE ausgewertet wird. Das bedeutet, dass WAHR | WAHR, WAHR | FALSCH und FALSCH | WAHR alle zu TRUE ausgewertet werden. Wenn beide Werte FALSCH sind, ist das Ergebnis FALSE.

• Wenn Sie den Code ausschreiben, erhalten Sie die folgenden Ergebnisse: > TRUE | TRUE [1] TRUE > TRUE | FALSE [1] TRUE > FALSE | TRUE [1] TRUE > FALSE | FALSE [1] FALSE Nehmen wir zum Beispiel an, Sie erstellen eine Variable y gleich 7. Um zu prüfen, ob y kleiner als 8 oder größer als 16 ist, können Sie den folgenden Ausdruck verwenden: y <- 7 y < 8 | y > 16 Das Ergebnis des Vergleichs ist TRUE (7 ist kleiner als 8) | FALSE (7 ist nicht größer als 16). Da nur ein Wert eines OR-Ausdrucks WAHR sein muss, damit der gesamte Ausdruck WAHR ist, gibt R das Ergebnis WAHR zurück. [1] TRUE Nehmen wir nun an, y ist 12. Der Ausdruck y < 8 | y > 16 wird nun zu FALSCH (12 < 8) | FALSCH (12 > 16) ausgewertet. Beide Vergleiche sind FALSCH, also ist das Ergebnis FALSE. y <- 12 y < 8 | y > 16 [1] FALSE

NOT Operator „!“

• Der NOT Operator (!) negiert einfach den logischen Wert, auf den er angewendet wird. Mit anderen Worten: !TRUE ergibt FALSE, und !FALSE ergibt TRUE.

• Wenn Sie den Code ausführen, erhalten Sie die folgenden Ergebnisse: > !TRUE  [1] FALSE > !FALSE [1] TRUE Genau wie die Operatoren OR und AND können Sie auch den Operator NOT in Kombination mit logischen Operatoren verwenden. Null wird als FALSCH betrachtet und Zahlen, die nicht Null sind, werden als WAHR angesehen. Der Operator NOT wertet den entgegengesetzten logischen Wert aus. Nehmen wir an, Sie haben eine Variable x, die gleich 2 ist: x <- 2 Die NOT-Operation ergibt FALSCH, da sie den entgegengesetzten logischen Wert einer Zahl ungleich Null (WAHR) annimmt. > !x [1] FALSE

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Schauen wir uns ein Beispiel dafür an, wie Sie logische Operatoren zur Analyse von Daten verwenden können. Stellen Sie sich vor, Sie arbeiten mit dem Dataset zur Luftqualität, das in RStudio vorgeladen ist. Er enthält Daten über tägliche Messungen der Luftqualität in New York von Mai bis September 1973.

Der Dataframe hat sechs Spalten: Ozon (die Ozonmessung), Solar.R (die Sonnenmessung), Wind (die Windmessung), Temp (die Temperatur in Fahrenheit) und den Monat und den Tag dieser Messungen (jede Zeile steht für eine bestimmte Monats- und Tageskombination).

Schauen wir uns an, wie die Operatoren AND, OR und NOT in dieser Situation hilfreich sein könnten.

UND-Beispiel

Stellen Sie sich vor, Sie möchten Zeilen angeben, die extrem sonnig und windig sind, d.h. die einen Sonnenstand von über 150 und einen Windstand von über 10 haben.

In R können Sie diese logische Aussage als Solar.R > 150 & Wind > 10 ausdrücken.

Nur die Zeilen, in denen beide Bedingungen erfüllt sind, erfüllen die Kriterien:

ODER Beispiel

Als nächstes stellen Sie sich vor, Sie möchten Zeilen angeben, in denen es extrem sonnig oder extrem windig ist, was Sie als einen Sonnenmesswert von über 150 oder einen Windmesswert von über 10 definieren.

In R können Sie diese logische Anweisung als Solar.R > 150 | Wind > 10 ausdrücken.

Alle Zeilen, in denen eine dieser Bedingungen erfüllt ist, erfüllen die Kriterien:

NOT Beispiel

Stellen Sie sich nun vor, Sie möchten sich nur auf die Wettermessungen für Tage konzentrieren, die nicht der erste Tag des Monats sind.

In R können Sie diese logische Aussage als Day != 1 ausdrücken.

Die Zeilen, bei denen diese Bedingung erfüllt ist, erfüllen die Kriterien:

Stellen Sie sich vor, Sie möchten sich auf Szenarien konzentrieren, die nicht extrem sonnig und nicht extrem windig sind, basierend auf Ihren vorherigen Definitionen von extrem sonnig und extrem windig. Mit anderen Worten, die folgende Aussage sollte nicht zutreffen: entweder eine Sonnenmessung größer als 150 oder eine Windmessung größer als 10.

Beachten Sie, dass diese Aussage das Gegenteil der oben verwendeten ODER-Anweisung ist. Um diese Aussage in R auszudrücken, können Sie ein Ausrufezeichen (!) vor die vorherige OR-Anweisung setzen: !(Solar.R > 150 | Wind > 10). R wendet den Operator NOT auf alles innerhalb der Klammern an.

In diesem Fall erfüllt nur eine Zeile die Kriterien:

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Optional: Bedingte Anweisungen

Eine bedingte Anweisung ist eine Erklärung, dass, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, ein bestimmtes Ereignis eintreten muss. Zum Beispiel: „Wenn die Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt , werde ich draußen spazieren gehen“ Wenn die erste Bedingung erfüllt ist (die Temperatur liegt über dem Gefrierpunkt), dann wird die zweite Bedingung eintreten (ich werde spazieren gehen). Bedingte Anweisungen in R Code haben eine ähnliche Logik.

Lassen Sie uns besprechen, wie Sie bedingte Anweisungen in R mit Hilfe von drei verwandten Anweisungen erstellen können:

• if()

• else()

• else if()

if-Anweisung

Die if-Anweisung setzt eine Bedingung, und wenn die Bedingung zu TRUE ausgewertet wird, wird der mit der if-Anweisung verbundene R-Code ausgeführt.

In R platzieren Sie den Code für die Bedingung innerhalb der Klammern der if-Anweisung. Der Code, der ausgeführt werden muss, wenn die Bedingung WAHR ist, folgt in geschweiften Klammern (expr). Beachten Sie, dass in diesem Fall die zweite geschweifte Klammer in einer eigenen Codezeile steht und das Ende des Codes kennzeichnet, den Sie ausführen möchten.

if (condition) {

 expr

}

Lassen Sie uns zum Beispiel eine Variable x gleich 4 erstellen.

x <- 4

Als nächstes erstellen wir eine bedingte Anweisung: Wenn x größer als 0 ist, gibt R die Zeichenfolge aus “x is a positive number“. 

if (x > 0) {

  print(„x is a positive number“)

}

Da x = 4 ist, ist die Bedingung wahr (4 > 0). Wenn Sie den Code ausführen, gibt R daher die Zeichenfolge “x is a positive number“ aus.

[1] „x is a positive number“

Wenn Sie jedoch x in eine negative Zahl ändern, z.B. -4, dann ist die Bedingung FALSCH (-4 > 0). Wenn Sie den Code ausführen, wird R die Druckanweisung nicht ausführen. Stattdessen wird eine leere Zeile als Ergebnis angezeigt.

else-Anweisung

Die else-Anweisung wird in Kombination mit einer if-Anweisung verwendet. So ist der Code in R aufgebaut:

if (condition) {

  expr1

} else {

 expr2

}

Der mit der else-Anweisung verbundene Code wird immer dann ausgeführt, wenn die Bedingung der if-Anweisung nicht TRUE ist. Mit anderen Worten: Wenn die Bedingung WAHR ist, dann führt R den Code in der if-Anweisung(expr1) aus; wenn die Bedingung nicht WAHR ist, dann führt R den Code in der else-Anweisung(expr2) aus.

Lassen Sie uns ein Beispiel ausprobieren. Erstellen Sie zunächst eine Variable x, die gleich 7 ist.

x <- 7

Als nächstes stellen wir die folgenden Bedingungen auf:

• Wenn x größer als 0 ist, wird R “x is a positive number” ausgeben.

• Wenn x kleiner oder gleich 0 ist, gibt R “x is either a negative number or zero” aus.

In unserem Code wird die erste Bedingung (x > 0) Teil der if-Anweisung sein. Die zweite Bedingung, dass x kleiner oder gleich 0 ist, wird in der else-Anweisung impliziert. Wenn x > 0 ist, wird R “x is a positive number” ausgeben. Andernfalls gibt R “x is either a negative number or zero” aus.

x <- 7

if (x > 0) {

 print („x is a positive number“)

} else {

 print („x is either a negative number or zero“)

}

Da 7 größer als 0 ist, ist die Bedingung der if-Anweisung wahr. Wenn Sie den Code ausführen, gibt R also “x is a positive number” aus.

[1] „x is a positive number“

Wenn Sie jedoch x gleich -7 machen, ist die Bedingung der if-Anweisung nicht wahr (-7 ist nicht größer als 0). Daher wird R den Code in der else-Anweisung ausführen. Wenn Sie den Code ausführen, druckt R “x is either a negative number or zero” aus.

x <- -7

if (x > 0) {

 print(„x is a positive number“)

} else {

 print („x is either a negative number or zero“)

}

[1] „x is either a negative number or zero“

else if-Anweisung

In einigen Fällen möchten Sie Ihre bedingte Anweisung vielleicht noch weiter anpassen, indem Sie die else if-Anweisung hinzufügen. Die else if-Anweisung wird zwischen der if-Anweisung und der else-Anweisung eingefügt. Dies ist die Codestruktur:

if (condition1) {

 expr1

} else if (condition2) {

 expr2

} else {

 expr3

}

Wenn die if-Bedingung(condition1) erfüllt ist, dann führt R den Code im ersten Ausdruck(expr1) aus. Wenn die if-Bedingung nicht erfüllt ist und die else-Bedingung(condition2) erfüllt ist, dann führt R den Code im zweiten Ausdruck(expr2) aus. Wenn keine der beiden Bedingungen erfüllt ist, führt R den Code im dritten Ausdruck(expr3) aus.

In unserem vorherigen Beispiel kann R mit Hilfe der if- und else-Anweisungen nur dann “x is either a negative number or zero” ausgeben, wenn x gleich 0 ist oder x kleiner als Null ist. Stellen Sie sich vor, Sie möchten, dass R die Zeichenkette “x is zero” ausgibt, wenn x gleich 0 ist. Dazu müssen Sie eine weitere Bedingung mit der if-Anweisung else hinzufügen.

Lassen Sie uns ein Beispiel versuchen. Legen Sie zunächst eine Variable x an, die den Wert 1 („-1“) hat, und führen Sie den Code aus, um die Variable im Speicher zu speichern.

x <- -1

Nun möchten Sie die folgenden Bedingungen einrichten:

• Wenn x kleiner als 0 ist, drucken Sie “x is a negative number”

• Wenn x gleich 0 ist, drucken Sie “x is zero”

• Andernfalls drucken Sie “x is a positive number”

Im Code wird die erste Bedingung Teil der if-Anweisung sein, die zweite Bedingung Teil der else if-Anweisung und die dritte Bedingung Teil der else-Anweisung. Wenn x < 0 ist, dann druckt R “x is a negative number”.. Wenn x = 0 ist, dann druckt R “x is zero”. Andernfalls wird R “x is a positive number” ausgeben.

x <- -1

# run the code

if (x < 0) {

 print(„x is a negative number“)

} else if (x == 0) {

 print(„x is zero“)

} else {

 print(„x is a positive number“)

}

Führen Sie den Code aus. Da -1 kleiner als 0 ist, wird die Bedingung für die if-Anweisung zu TRUE ausgewertet und R gibt “x is a negative number” aus.

[1] „x is a negative number“

Wenn Sie x gleich 0 machen, prüft R zunächst die if-Bedingung (x < 0) und stellt fest, dass sie FALSE ist. Dann wertet R die else if-Bedingung aus. Diese Bedingung, x==0, ist TRUE. In diesem Fall gibt R also “x is zero” aus.

Wenn Sie x gleich 1 machen, ergeben sowohl die if-Bedingung als auch die else if-Bedingung FALSE. R führt also die else-Anweisung aus und gibt “x is a positive number” aus.

Sobald R eine Bedingung entdeckt, die zu TRUE ausgewertet wird, führt R den entsprechenden Code aus und ignoriert den Rest.

Zusätzliche Ressource

Wenn Sie mehr über logische Operatoren und bedingte Anweisungen erfahren möchten, sehen Sie sich das Tutorial von DataCamp an Konditionale Anweisungen und Kontrolle Flow in R. DataCamp ist eine beliebte Ressource für Menschen, die sich mit Computerprogrammierung beschäftigen. Das Tutorial ist voll von nützlichen Beispielen für Coding-Apps für logische Operatoren und bedingte Anweisungen (und relationale Operatoren) und bietet einen hilfreichen Überblick über jedes Thema und die Verbindungen zwischen ihnen.