ebook img

Metaprogramming in R: Advanced Statistical Programming for Data Science, Analysis and Finance PDF

106 Pages·2017·0.83 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Metaprogramming in R: Advanced Statistical Programming for Data Science, Analysis and Finance

Metaprogramming in R Advanced Statistical Programming for Data Science, Analysis and Finance — Thomas Mailund Metaprogramming in R Advanced Statistical Programming for Data Science, Analysis and Finance Thomas Mailund Metaprogramming in R: Advanced Statistical Programming for Data Science, Analysis and Finance Thomas Mailund Aarhus N, Denmark ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-2880-7 ISBN-13 (electronic): 978-1-4842-2881-4 DOI 10.1007/978-1-4842-2881-4 Library of Congress Control Number: 2017943347 Copyright © 2017 by Thomas Mailund This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. Trademarked names, logos, and images may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every occurrence of a trademarked name, logo, or image we use the names, logos, and images only in an editorial fashion and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark. The use in this publication of trade names, trademarks, service marks, and similar terms, even if they are not identified as such, is not to be taken as an expression of opinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein. Cover image designed by Freepik Managing Director: Welmoed Spahr Editorial Director: Todd Green Acquisitions Editor: Steve Anglin Development Editor: Matthew Moodie Technical Reviewer: Massimo Nardone Coordinating Editor: Mark Powers Copy Editor: Kim Wimpsett Distributed to the book trade worldwide by Springer Science+Business Media New York, 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013. Phone 1-800-SPRINGER, fax (201) 348-4505, e-mail [email protected], or visit www.springeronline.com. Apress Media, LLC is a California LLC and the sole member (owner) is Springer Science + Business Media Finance Inc (SSBM Finance Inc). SSBM Finance Inc is a Delaware corporation. For information on translations, please e-mail [email protected], or visit http://www.apress.com/rights-permissions. Apress titles may be purchased in bulk for academic, corporate, or promotional use. eBook versions and licenses are also available for most titles. For more information, reference our Print and eBook Bulk Sales web page at http://www.apress.com/bulk-sales. Any source code or other supplementary material referenced by the author in this book is available to readers on GitHub via the book’s product page, located at www.apress.com/9781484228807. For more detailed information, please visit www.apress.com/source-code. Printed on acid-free paper Contents at a Glance About the Author �����������������������������������������������������������������������������vii About the Technical Reviewer ����������������������������������������������������������ix Introduction ��������������������������������������������������������������������������������������xi ■ Chapter 1: Anatomy of a Function ��������������������������������������������������1 ■ Chapter 2: Inside a Function Call ��������������������������������������������������17 ■ Chapter 3: Expressions and Environments �����������������������������������35 ■ Chapter 4: Manipulating Expressions �������������������������������������������57 ■ Chapter 5: Working with Substitutions ����������������������������������������77 Afterword �����������������������������������������������������������������������������������������99 Index ����������������������������������������������������������������������������������������������101 iii Contents About the Author �����������������������������������������������������������������������������vii About the Technical Reviewer ����������������������������������������������������������ix Introduction ��������������������������������������������������������������������������������������xi ■ Chapter 1: Anatomy of a Function ��������������������������������������������������1 Manipulating Functions ���������������������������������������������������������������������������1 Formals ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������1 Function Bodies ��������������������������������������������������������������������������������������������������������3 Function Environments ���������������������������������������������������������������������������������������������6 Calling a Function ������������������������������������������������������������������������������������6 Modifying Functions ��������������������������������������������������������������������������������9 Constructing Functions �������������������������������������������������������������������������13 ■ Chapter 2: Inside a Function Call ��������������������������������������������������17 Getting the Components of the Current Function ����������������������������������17 Accessing Actual Function Parameters �������������������������������������������������20 Accessing the Calling Scope �����������������������������������������������������������������28 ■ Chapter 3: Expressions and Environments �����������������������������������35 Expressions �������������������������������������������������������������������������������������������35 Chains of Linked Environments �������������������������������������������������������������36 Environments and Function Calls ����������������������������������������������������������44 Manipulating Environments�������������������������������������������������������������������48 v ■ Contents Explicitly Creating Environments �����������������������������������������������������������51 Environments and Expression Evaluation ���������������������������������������������54 ■ Chapter 4: Manipulating Expressions �������������������������������������������57 The Basics of Expressions ���������������������������������������������������������������������58 Accessing and Manipulating Control Structures ����������������������������������������������������58 Accessing and Manipulating Function Calls �����������������������������������������������������������60 Expression Simplification ����������������������������������������������������������������������62 Automatic Differentiation ����������������������������������������������������������������������69 ■ Chapter 5: Working with Substitutions ����������������������������������������77 A Little More on Quotes �������������������������������������������������������������������������77 Parsing and Deparsing ��������������������������������������������������������������������������78 Substitution �������������������������������������������������������������������������������������������79 Substituting Expressions Held in Variables ������������������������������������������������������������81 Substituting Function Arguments ���������������������������������������������������������������������������83 Nonstandard Evaluation ������������������������������������������������������������������������85 Nonstandard Evaluation from Inside Functions ������������������������������������������������������87 Writing Macros with NSE ����������������������������������������������������������������������������������������88 Modifying Environments in Evaluations ������������������������������������������������������������������92 Accessing Promises Using the pryr Package ����������������������������������������93 Afterword �����������������������������������������������������������������������������������������99 Index ����������������������������������������������������������������������������������������������101 vi About the Author Thomas Mailund is an associate professor in bioinformatics at Aarhus University, Denmark. His background is in math and computer science, but for the last decade his main focus has been on genetics and evolutionary studies, particularly comparative genomics, speciation, and gene flow between emerging species. vii About the Technical Reviewer Massimo Nardone has more than 22 years of experience in security, web/mobile development, the cloud, and IT architecture. His true IT passions are security and Android. He has been programming and teaching how to program with Android, Perl, PHP, Java, VB, Python, C/C++, and MySQL for more than 20 years. He holds a master of science degree in computing science from the University of Salerno, Italy. He has worked as a project manager, software engineer, research engineer, chief security architect, information security manager, PCI/SCADA auditor, and senior lead IT security/cloud/SCADA architect for many years. He currently works as a chief information security officer (CISO) for Cargotec Oyj. He was a visiting lecturer and supervisor for exercises at the Networking Laboratory of the Helsinki University of Technology (Aalto University), and he holds four international patents (PKI, SIP, SAML, and proxy areas). Massimo has reviewed more than 40 IT books for different publishing companies, and he is the coauthor of Pro Android Games (Apress, 2015). ix Introduction Welcome to Metaprogramming in R. I am writing this book, and my books on R programming in general, to help make more advanced teaching material available beyond the typical introductory level most textbooks on R have. This book covers some of the more advanced techniques used in R programming such as fully exploiting functional programming, writing metaprograms (code for actually manipulating the language structures), and writing domain-specific languages to embed in R. This book introduces metaprogramming. Metaprogramming is when you write programs that manipulate other programs; in other words, you treat code as data that you can generate, analyze, or modify. R is a very high-level language where all operations are functions, and all functions are data that you can manipulate. There is great flexibility in how function calls and expressions are evaluated. The lazy evaluation semantics of R mean that arguments to functions are passed as unevaluated expressions, and these expressions can be modified before they are evaluated, or they can be evaluated in other environments than the context where a function is defined. This can be exploited to create small domain- specific languages and is a fundamental component in the “tidy verse” in packages such as dplyr or ggplot2 where expressions are evaluated in contexts defined by data frames. There is some danger in modifying how the language evaluates function calls and expressions, of course. It makes it harder to reason about code. On the other hand, adding small embedded languages for dealing with everyday programming tasks adds expressiveness to the language that far outweighs the risks of programming confusion, as long as such metaprogramming is used sparingly and in well-understood (and well-documented) frameworks. In this book, you will learn how to manipulate functions and expressions and how to evaluate expressions in nonstandard ways. Prerequisites for reading this book are familiarity with functional programming, at least familiarity with higher-order functions, that is, functions that take other functions as an input or that return functions. xi CHAPTER 1 Anatomy of a Function Everything you do in R involves defining functions or calling functions. You cannot do any action without evaluating some function or other. Even assigning values to variables or subscripting vectors or lists involves evaluating functions. But functions are more than just recipes for how to perform different actions; they are also data objects in themselves, and there are ways of probing and modifying them. Manipulating Functions If you define a simple function like the following, you can examine the components it consists of: f <- function(x) x There are three parts to a function: its formal parameters, its body, and the environment it is defined in. The functions formals, body, and environment give you these: formals(f) ## $x body(f) ## x environment(f) ## <environment: R_GlobalEnv> Formals The formal parameters are given as a list where element names are the parameter names and values are default parameters. © Thomas Mailund 2017 1 T. Mailund, Metaprogramming in R, DOI 10.1007/978-1-4842-2881-4_1

Description:
Learn how to manipulate functions and expressions to modify how the R language interprets itself. This book is an introduction to metaprogramming in the R language, so you will write programs to manipulate other programs. Metaprogramming in R shows you how to treat code as data that you can generate
See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.