R中的for循环与while循环

Question

我在 R 中工作时注意到一件奇怪的事情。 当我有一个使用 for-loop 和 while-loop 实现计算从 1 到 N 的平方的简单程序时，行为是不一样的。 （在这种情况下，我不关心矢量化或应用函数）。

fn1 <- function (N) 
{
    for(i in 1:N) {
        y <- i*i
    }
}

与

fn2 <- function (N) 
{
    i=1
    while(i <= N) {
        y <- i*i
        i <- i + 1
    }
}

结果是：

system.time(fn1(60000))
   user  system elapsed 
  2.500   0.012   2.493 
There were 50 or more warnings (use warnings() to see the first 50)
Warning messages:
1: In i * i : NAs produced by integer overflow
.
.
.

system.time(fn2(60000))
   user  system elapsed 
  0.138   0.000   0.137 

现在我们知道 for-loop 更快，我猜是因为那里的预分配和优化。但是为什么会溢出呢？

更新：所以现在尝试使用向量的另一种方式：

fn3 <- function (N) 
{
    i <- 1:N
    y <- i*i
}
system.time(fn3(60000))
   user  system elapsed 
  0.008   0.000   0.009 
Warning message:
In i * i : NAs produced by integer overflow

所以也许这是一个时髦的内存问题？我在具有 4Gb 内存和 R 中所有默认设置的 OS X 上运行。这发生在 32 位和 64 位版本中（除了时间更快）。

亚历克斯

Answer 1

关于时间安排：

fn1 <- function (N) {
    for(i in as.numeric(1:N)) { y <- i*i }
}
fn2 <- function (N) {
    i=1
    while (i <= N) {
        y <- i*i
        i <- i + 1
    }
}

system.time(fn1(60000))
# user  system elapsed 
# 0.06    0.00    0.07 
system.time(fn2(60000))
# user  system elapsed 
# 0.12    0.00    0.13

现在我们知道 for 循环比 while 循环快。您不能在计时期间忽略警告。

Answer 2

因为1 是数字而非整数（即它是浮点数），而1:6000 是数字和整数。

> print(class(1))
[1] "numeric"
> print(class(1:60000))
[1] "integer"

60000 的平方是 36 亿，不能用带符号的 32 位整数表示，因此会出现溢出错误：

> as.integer(60000)*as.integer(60000)
[1] NA
Warning message:
In as.integer(60000) * as.integer(60000) : NAs produced by integer overflow

36 亿很容易用浮点数表示，但是：

> as.single(60000)*as.single(60000)
[1] 3.6e+09

要修复您的for 代码，请转换为浮点表示：

function (N)
{
    for(i in as.single(1:N)) {
        y <- i*i
    }
}

Answer 3

for 循环中的变量是一个整数序列，所以最终你会这样做：

> y=as.integer(60000)*as.integer(60000)
Warning message:
In as.integer(60000) * as.integer(60000) : NAs produced by integer overflow

而在 while 循环中，您正在创建一个浮点数。

这也是这些东西不同的原因：

> seq(0,2,1)
[1] 0 1 2
> seq(0,2)
[1] 0 1 2

不相信我？

> identical(seq(0,2),seq(0,2,1))
[1] FALSE

因为：

> is.integer(seq(0,2))
[1] TRUE
> is.integer(seq(0,2,1))
[1] FALSE