也许值得一提的是ave。ave是tapply的好兄弟。它以一种可以直接插入数据帧的形式返回结果。

dfr <- data.frame(a=1:20, f=rep(LETTERS[1:5], each=4))
means <- tapply(dfr$a, dfr$f, mean)
##  A    B    C    D    E 
## 2.5  6.5 10.5 14.5 18.5 

## great, but putting it back in the data frame is another line:

dfr$m <- means[dfr$f]

dfr$m2 <- ave(dfr$a, dfr$f, FUN=mean) # NB argument name FUN is needed!
dfr
##   a f    m   m2
##   1 A  2.5  2.5
##   2 A  2.5  2.5
##   3 A  2.5  2.5
##   4 A  2.5  2.5
##   5 B  6.5  6.5
##   6 B  6.5  6.5
##   7 B  6.5  6.5
##   ...

在基本包中，对于整个数据帧，没有任何东西可以像ave那样工作(就像by与tapply一样)。但你可以蒙混过关:

dfr$foo <- ave(1:nrow(dfr), dfr$f, FUN=function(x) {
    x <- dfr[x,]
    sum(x$m*x$m2)
})
dfr
##     a f    m   m2    foo
## 1   1 A  2.5  2.5    25
## 2   2 A  2.5  2.5    25
## 3   3 A  2.5  2.5    25
## ...

有很多很好的答案讨论了每个功能用例中的差异。没有一个答案讨论了表现上的差异。这是合理的，因为不同的函数需要不同的输入，产生不同的输出，但大多数函数都有一个一般的共同目标，以级数/组来评估。我的答案将集中在性能上。由于以上从矢量产生的输入包含在计时中，应用函数也没有测量。

我同时测试了两个不同的函数sum和length。容量测试为50M输入和50K输出。我还包括了两个目前流行的软件包，在提出问题时还没有广泛使用，那就是数据。Table和dplyr。如果您的目标是获得良好的性能，这两种方法都值得一看。

library(dplyr)
library(data.table)
set.seed(123)
n = 5e7
k = 5e5
x = runif(n)
grp = sample(k, n, TRUE)

timing = list()

# sapply
timing[["sapply"]] = system.time({
    lt = split(x, grp)
    r.sapply = sapply(lt, function(x) list(sum(x), length(x)), simplify = FALSE)
})

# lapply
timing[["lapply"]] = system.time({
    lt = split(x, grp)
    r.lapply = lapply(lt, function(x) list(sum(x), length(x)))
})

# tapply
timing[["tapply"]] = system.time(
    r.tapply <- tapply(x, list(grp), function(x) list(sum(x), length(x)))
)

# by
timing[["by"]] = system.time(
    r.by <- by(x, list(grp), function(x) list(sum(x), length(x)), simplify = FALSE)
)

# aggregate
timing[["aggregate"]] = system.time(
    r.aggregate <- aggregate(x, list(grp), function(x) list(sum(x), length(x)), simplify = FALSE)
)

# dplyr
timing[["dplyr"]] = system.time({
    df = data_frame(x, grp)
    r.dplyr = summarise(group_by(df, grp), sum(x), n())
})

# data.table
timing[["data.table"]] = system.time({
    dt = setnames(setDT(list(x, grp)), c("x","grp"))
    r.data.table = dt[, .(sum(x), .N), grp]
})

# all output size match to group count
sapply(list(sapply=r.sapply, lapply=r.lapply, tapply=r.tapply, by=r.by, aggregate=r.aggregate, dplyr=r.dplyr, data.table=r.data.table), 
       function(x) (if(is.data.frame(x)) nrow else length)(x)==k)
#    sapply     lapply     tapply         by  aggregate      dplyr data.table 
#      TRUE       TRUE       TRUE       TRUE       TRUE       TRUE       TRUE 

# print timings
as.data.table(sapply(timing, `[[`, "elapsed"), keep.rownames = TRUE
              )[,.(fun = V1, elapsed = V2)
                ][order(-elapsed)]
#          fun elapsed
#1:  aggregate 109.139
#2:         by  25.738
#3:      dplyr  18.978
#4:     tapply  17.006
#5:     lapply  11.524
#6:     sapply  11.326
#7: data.table   2.686

也许值得一提的是ave。ave是tapply的好兄弟。它以一种可以直接插入数据帧的形式返回结果。

dfr <- data.frame(a=1:20, f=rep(LETTERS[1:5], each=4))
means <- tapply(dfr$a, dfr$f, mean)
##  A    B    C    D    E 
## 2.5  6.5 10.5 14.5 18.5 

## great, but putting it back in the data frame is another line:

dfr$m <- means[dfr$f]

dfr$m2 <- ave(dfr$a, dfr$f, FUN=mean) # NB argument name FUN is needed!
dfr
##   a f    m   m2
##   1 A  2.5  2.5
##   2 A  2.5  2.5
##   3 A  2.5  2.5
##   4 A  2.5  2.5
##   5 B  6.5  6.5
##   6 B  6.5  6.5
##   7 B  6.5  6.5
##   ...

在基本包中，对于整个数据帧，没有任何东西可以像ave那样工作(就像by与tapply一样)。但你可以蒙混过关:

dfr$foo <- ave(1:nrow(dfr), dfr$f, FUN=function(x) {
    x <- dfr[x,]
    sum(x$m*x$m2)
})
dfr
##     a f    m   m2    foo
## 1   1 A  2.5  2.5    25
## 2   2 A  2.5  2.5    25
## 3   3 A  2.5  2.5    25
## ...

因为我意识到这篇文章(非常优秀)的答案缺乏全面的解释。以下是我的贡献。

BY

正如文档中所述，by函数可以作为tapply的“包装器”。当我们想要计算tapply无法处理的任务时，by的幂函数就出现了。例如下面的代码:

ct <- tapply(iris$Sepal.Width , iris$Species , summary )
cb <- by(iris$Sepal.Width , iris$Species , summary )

 cb
iris$Species: setosa
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.300   3.200   3.400   3.428   3.675   4.400 
-------------------------------------------------------------- 
iris$Species: versicolor
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.000   2.525   2.800   2.770   3.000   3.400 
-------------------------------------------------------------- 
iris$Species: virginica
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.200   2.800   3.000   2.974   3.175   3.800 


ct
$setosa
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.300   3.200   3.400   3.428   3.675   4.400 

$versicolor
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.000   2.525   2.800   2.770   3.000   3.400 

$virginica
   Min. 1st Qu.  Median    Mean 3rd Qu.    Max. 
  2.200   2.800   3.000   2.974   3.175   3.800 

如果我们打印这两个对象，ct和cb，我们“本质上”有相同的结果，唯一的区别是它们的显示方式和不同的类属性，分别是by for cb和array for ct。

正如我所说，当我们不能使用tapply时，by的力量就出现了;下面的代码是一个例子:

 tapply(iris, iris$Species, summary )
Error in tapply(iris, iris$Species, summary) : 
  arguments must have same length

R说参数必须具有相同的长度，比如“我们想要计算虹膜中所有变量沿因子Species的总和”:但是R不能这样做，因为它不知道如何处理。

使用by函数R为数据帧类分派一个特定的方法，然后让summary函数工作，即使第一个参数的长度(以及类型)不同。

bywork <- by(iris, iris$Species, summary )

bywork
iris$Species: setosa
  Sepal.Length    Sepal.Width     Petal.Length    Petal.Width          Species  
 Min.   :4.300   Min.   :2.300   Min.   :1.000   Min.   :0.100   setosa    :50  
 1st Qu.:4.800   1st Qu.:3.200   1st Qu.:1.400   1st Qu.:0.200   versicolor: 0  
 Median :5.000   Median :3.400   Median :1.500   Median :0.200   virginica : 0  
 Mean   :5.006   Mean   :3.428   Mean   :1.462   Mean   :0.246                  
 3rd Qu.:5.200   3rd Qu.:3.675   3rd Qu.:1.575   3rd Qu.:0.300                  
 Max.   :5.800   Max.   :4.400   Max.   :1.900   Max.   :0.600                  
-------------------------------------------------------------- 
iris$Species: versicolor
  Sepal.Length    Sepal.Width     Petal.Length   Petal.Width          Species  
 Min.   :4.900   Min.   :2.000   Min.   :3.00   Min.   :1.000   setosa    : 0  
 1st Qu.:5.600   1st Qu.:2.525   1st Qu.:4.00   1st Qu.:1.200   versicolor:50  
 Median :5.900   Median :2.800   Median :4.35   Median :1.300   virginica : 0  
 Mean   :5.936   Mean   :2.770   Mean   :4.26   Mean   :1.326                  
 3rd Qu.:6.300   3rd Qu.:3.000   3rd Qu.:4.60   3rd Qu.:1.500                  
 Max.   :7.000   Max.   :3.400   Max.   :5.10   Max.   :1.800                  
-------------------------------------------------------------- 
iris$Species: virginica
  Sepal.Length    Sepal.Width     Petal.Length    Petal.Width          Species  
 Min.   :4.900   Min.   :2.200   Min.   :4.500   Min.   :1.400   setosa    : 0  
 1st Qu.:6.225   1st Qu.:2.800   1st Qu.:5.100   1st Qu.:1.800   versicolor: 0  
 Median :6.500   Median :3.000   Median :5.550   Median :2.000   virginica :50  
 Mean   :6.588   Mean   :2.974   Mean   :5.552   Mean   :2.026                  
 3rd Qu.:6.900   3rd Qu.:3.175   3rd Qu.:5.875   3rd Qu.:2.300                  
 Max.   :7.900   Max.   :3.800   Max.   :6.900   Max.   :2.500     

它确实起作用了，结果非常令人惊讶。它是一个类的对象，即沿着Species(例如，对于它们中的每一个)计算每个变量的摘要。

注意，如果第一个参数是一个数据帧，分派的函数必须有针对该类对象的方法。例如，我们将这段代码与均值函数一起使用我们将得到这段完全没有意义的代码:

 by(iris, iris$Species, mean)
iris$Species: setosa
[1] NA
------------------------------------------- 
iris$Species: versicolor
[1] NA
------------------------------------------- 
iris$Species: virginica
[1] NA
Warning messages:
1: In mean.default(data[x, , drop = FALSE], ...) :
  argument is not numeric or logical: returning NA
2: In mean.default(data[x, , drop = FALSE], ...) :
  argument is not numeric or logical: returning NA
3: In mean.default(data[x, , drop = FALSE], ...) :
  argument is not numeric or logical: returning NA

总

如果我们以这种方式使用tapply，那么Aggregate可以被视为tapply的另一种不同的使用方式。

at <- tapply(iris$Sepal.Length , iris$Species , mean)
ag <- aggregate(iris$Sepal.Length , list(iris$Species), mean)

 at
    setosa versicolor  virginica 
     5.006      5.936      6.588 
 ag
     Group.1     x
1     setosa 5.006
2 versicolor 5.936
3  virginica 6.588

两个直接的区别是，aggregate的第二个参数必须是一个列表，而tapply可以(非强制)是一个列表，aggregate的输出是一个数据帧，而tapply的输出是一个数组。

aggregate的强大之处在于它可以轻松地处理带有子集参数的数据子集，并且它还有ts对象和公式的方法。

这些元素使聚合体在某些情况下更容易与tapply一起工作。 以下是一些例子(可在文档中找到):

ag <- aggregate(len ~ ., data = ToothGrowth, mean)

 ag
  supp dose   len
1   OJ  0.5 13.23
2   VC  0.5  7.98
3   OJ  1.0 22.70
4   VC  1.0 16.77
5   OJ  2.0 26.06
6   VC  2.0 26.14

我们可以用tapply实现同样的效果，但语法略难，输出(在某些情况下)可读性较差:

att <- tapply(ToothGrowth$len, list(ToothGrowth$dose, ToothGrowth$supp), mean)

 att
       OJ    VC
0.5 13.23  7.98
1   22.70 16.77
2   26.06 26.14

还有一些时候，我们不能使用by或tapply，而必须使用aggregate。

 ag1 <- aggregate(cbind(Ozone, Temp) ~ Month, data = airquality, mean)

 ag1
  Month    Ozone     Temp
1     5 23.61538 66.73077
2     6 29.44444 78.22222
3     7 59.11538 83.88462
4     8 59.96154 83.96154
5     9 31.44828 76.89655

我们不能在一次调用中使用tapply获得之前的结果，但我们必须计算每个元素的平均值沿着Month，然后将它们组合起来(还要注意，我们必须调用na。rm = TRUE，因为聚合函数的公式方法默认为na。Action = na.省略):

ta1 <- tapply(airquality$Ozone, airquality$Month, mean, na.rm = TRUE)
ta2 <- tapply(airquality$Temp, airquality$Month, mean, na.rm = TRUE)

 cbind(ta1, ta2)
       ta1      ta2
5 23.61538 65.54839
6 29.44444 79.10000
7 59.11538 83.90323
8 59.96154 83.96774
9 31.44828 76.90000

虽然使用by我们无法实现这一点，但实际上下面的函数调用会返回一个错误(但很可能与所提供的函数有关，mean):

by(airquality[c("Ozone", "Temp")], airquality$Month, mean, na.rm = TRUE)

其他时候，结果是相同的，差异只是在类(然后它是如何显示/打印的，而不仅仅是——例如，如何子集)对象:

byagg <- by(airquality[c("Ozone", "Temp")], airquality$Month, summary)
aggagg <- aggregate(cbind(Ozone, Temp) ~ Month, data = airquality, summary)

前面的代码实现了相同的目标和结果，在某些情况下使用什么工具只是个人口味和需求的问题;前面两个对象在子集方面有非常不同的需求。

附注:以下是各种plyr函数如何对应于基本*apply函数(来自plyr网页http://had.co.nz/plyr/的plyr介绍文档)

Base function   Input   Output   plyr function 
---------------------------------------
aggregate        d       d       ddply + colwise 
apply            a       a/l     aaply / alply 
by               d       l       dlply 
lapply           l       l       llply  
mapply           a       a/l     maply / mlply 
replicate        r       a/l     raply / rlply 
sapply           l       a       laply 

plyr的目标之一是为每个函数提供一致的命名约定，在函数名中编码输入和输出数据类型。它还提供了输出的一致性，因为来自dlply()的输出很容易传递给ldply()以产生有用的输出，等等。

从概念上讲，学习plyr并不比理解基本的apply函数更难。

在我的日常使用中，Plyr和重塑函数几乎取代了所有这些函数。但是，同样来自Plyr文档的介绍:

相关函数tapply和sweep在plyr中没有相应的函数，仍然有用。Merge对于合并摘要和原始数据非常有用。

我最近发现了一个相当有用的扫描函数，为了完整起见，我将它添加到这里:

扫描

基本思想是逐行或逐列遍历数组并返回修改后的数组。下面的例子将说明这一点(来源:datacamp):

假设你有一个矩阵，想要按列对它进行标准化:

dataPoints <- matrix(4:15, nrow = 4)

# Find means per column with `apply()`
dataPoints_means <- apply(dataPoints, 2, mean)

# Find standard deviation with `apply()`
dataPoints_sdev <- apply(dataPoints, 2, sd)

# Center the points 
dataPoints_Trans1 <- sweep(dataPoints, 2, dataPoints_means,"-")

# Return the result
dataPoints_Trans1
##      [,1] [,2] [,3]
## [1,] -1.5 -1.5 -1.5
## [2,] -0.5 -0.5 -0.5
## [3,]  0.5  0.5  0.5
## [4,]  1.5  1.5  1.5

# Normalize
dataPoints_Trans2 <- sweep(dataPoints_Trans1, 2, dataPoints_sdev, "/")

# Return the result
dataPoints_Trans2
##            [,1]       [,2]       [,3]
## [1,] -1.1618950 -1.1618950 -1.1618950
## [2,] -0.3872983 -0.3872983 -0.3872983
## [3,]  0.3872983  0.3872983  0.3872983
## [4,]  1.1618950  1.1618950  1.1618950

注意:对于这个简单的例子，同样的结果当然可以通过应用(dataPoints, 2, scale)更容易实现。