Разворачиваем вложенные столбцы — списки с помощью языка R (пакет tidyr и функции семейства unnest)

В большинстве случаев при работе с ответом полученным от API, или с любыми другими данными которые имеют сложную древовидную структуру, вы сталкиваетесь с форматами JSON и XML.

Эти форматы имеют множество преимуществ: они достаточно компактно хранят данные и позволяют избежать излишнего дублирования информации.

Минусом данных форматов является сложность их обработки и анализа. Неструктурированные данные невозможно использовать в вычислениях и нельзя строить на их основе визуализацию.

Данная статья является логическим продолжением публикации «R пакет tidyr и его новые функции pivot_longer и pivot_wider». Она поможет вам привести неструктурированные конструкции данных к привычному, и пригодному для анализа табличному виду с помощью пакета tidyr, входящего в ядро библиотеки tidyverse, и его функций семейства unnest_*().

Содержание

Если вы интересуетесь анализом данных возможно вам будут интересны мои telegram и youtube каналы. Большая часть контента которых посвящены языку R.

  1. Введение
  2. Пользователи GitHub
  3. Репозитории Github
  4. Персонажи Игры Престолов
  5. Геокодирование с помощью Google
  6. Дискография Шарлы Гельфанд
  7. Заключение

Изначально статья была написана для Хабры

https://habr.com/ru/post/491726/

Введение

Rectangling (прим. переводчика, не нашел адекватных вариантов перевода этого термина, поэтому оставим его как есть.) — это процесс приведения не структурированных данных с вложенными массивами к двухмерной таблице, состоящей из привычных нам строк и столбцов. В tidyr есть несколько функций, которые помогут вам развернуть вложенные столбцы-списки и привести данные к прямоугольной, табличной форме:

  • unnest_longer() берет каждый элемент списка-столбца и создает новую строку.
  • unnest_wider() берет каждый элемент списка-столбца и создает новый столбец.
  • unnest_auto() автоматически определяет какую из функций лучше использовать
    unnest_longer() или unnest_wider().
  • hoist() похожа на unnest_wider() но отбирает только указанные компоненты и позволяет работать с несколькими уровнями вложенности.

Большинство проблем связанных с приведением не структурированных данных с несколькими уровнями вложенности к двухмерной таблице можно решить, комбинируя перечисленные функции с dplyr.

Для демонстрации этих приемов, мы будем использовать пакет repurrrsive, который предоставляет несколько сложных, многоуровневых списков, полученных из веб-API.

library(tidyr)
library(dplyr)
library(repurrrsive)

Пользователи GitHub

Начнем с gh_users, списка, который содержит информацию о шести пользователях GitHub. Для начала преобразуем список gh_users в tibble фрейм.:

users <-   tibble( user = gh_users ) 

Это кажется немного нелогичным: зачем приводить список gh_users, к более сложной структуре данных? Но у дата фрейма есть большое преимущество: он объединяет несколько векторов, так что все отслеживается в одном объекте.

Каждый элемент объекта users представляет собой именованный список, в котором каждый элемент представляет столбец.

names(users$user[[1]])
#>  [1] "login"               "id"                  "avatar_url"         
#>  [4] "gravatar_id"         "url"                 "html_url"           
#>  [7] "followers_url"       "following_url"       "gists_url"          
#> [10] "starred_url"         "subscriptions_url"   "organizations_url"  
#> [13] "repos_url"           "events_url"          "received_events_url"
#> [16] "type"                "site_admin"          "name"               
#> [19] "company"             "blog"                "location"           
#> [22] "email"               "hireable"            "bio"                
#> [25] "public_repos"        "public_gists"        "followers"          
#> [28] "following"           "created_at"          "updated_at"

Есть два способа превратить компоненты списка в столбцы. unnest_wider() берет каждый компонент и создает новый столбец:

users %>% unnest_wider(user)
#> # A tibble: 6 x 30
#>   login     id avatar_url gravatar_id url   html_url followers_url
#>   <chr>  <int> <chr>      <chr>       <chr> <chr>    <chr>        
#> 1 gabo… 6.60e5 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 2 jenn… 5.99e5 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 3 jtle… 1.57e6 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 4 juli… 1.25e7 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 5 leep… 3.51e6 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 6 masa… 8.36e6 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> # … with 23 more variables: following_url <chr>, gists_url <chr>,
#> #   starred_url <chr>, subscriptions_url <chr>, organizations_url <chr>,
#> #   repos_url <chr>, events_url <chr>, received_events_url <chr>,
#> #   type <chr>, site_admin <lgl>, name <chr>, company <chr>, blog <chr>,
#> #   location <chr>, email <chr>, public_repos <int>, public_gists <int>,
#> #   followers <int>, following <int>, created_at <chr>, updated_at <chr>,
#> #   bio <chr>, hireable <lgl>

В этом случае мы получили таблицу состоящую из 30 столбцов, и большинство из них нам не понадобятся, поэтому мы можем вместо unnest_wider() использовать hoist()hoist() позволяет нам извлекать выбранные компоненты, используя тот же синтаксис, что и purrr::pluck():

users %>% hoist(user, 
  followers = "followers", 
  login = "login", 
  url = "html_url"
)
#> # A tibble: 6 x 4
#>   followers login       url                            user             
#>       <int> <chr>       <chr>                          <list>           
#> 1       303 gaborcsardi https://github.com/gaborcsardi <named list [27]>
#> 2       780 jennybc     https://github.com/jennybc     <named list [27]>
#> 3      3958 jtleek      https://github.com/jtleek      <named list [27]>
#> 4       115 juliasilge  https://github.com/juliasilge  <named list [27]>
#> 5       213 leeper      https://github.com/leeper      <named list [27]>
#> 6        34 masalmon    https://github.com/masalmon    <named list [27]>

hoist() удаляет указанные именованные компоненты из списка-столбца user, поэтому вы можете рассматривать hoist() как перемещение компонентов из внутреннего списка дата фрейма к его верхнему уровню.

Репозитории Github

Выравнивание списка gh_repos мы начинаем аналогично, преобразуя его в tibble:

repos <- tibble(repo = gh_repos)
repos
#> # A tibble: 6 x 1
#>   repo       
#>   <list>     
#> 1 <list [30]>
#> 2 <list [30]>
#> 3 <list [30]>
#> 4 <list [26]>
#> 5 <list [30]>
#> 6 <list [30]>

На этот раз элементы user представляют собой список репозиториев, принадлежащих этому пользователю. Каждый репозиторий является отдельным наблюдением, поэтому согласно концепции аккуратных данных (прим. tidy data) они должны стать новыми строками, в связи с чем мы используем unnest_longer() а не unnest_wider():

repos <- repos %>% unnest_longer(repo)
repos
#> # A tibble: 176 x 1
#>    repo             
#>    <list>           
#>  1 <named list [68]>
#>  2 <named list [68]>
#>  3 <named list [68]>
#>  4 <named list [68]>
#>  5 <named list [68]>
#>  6 <named list [68]>
#>  7 <named list [68]>
#>  8 <named list [68]>
#>  9 <named list [68]>
#> 10 <named list [68]>
#> # … with 166 more rows

Теперь мы можем использовать unnest_wider() или hoist() :

repos %>% hoist(repo, 
  login = c("owner", "login"), 
  name = "name",
  homepage = "homepage",
  watchers = "watchers_count"
)
#> # A tibble: 176 x 5
#>    login       name        homepage watchers repo             
#>    <chr>       <chr>       <chr>       <int> <list>           
#>  1 gaborcsardi after       <NA>            5 <named list [65]>
#>  2 gaborcsardi argufy      <NA>           19 <named list [65]>
#>  3 gaborcsardi ask         <NA>            5 <named list [65]>
#>  4 gaborcsardi baseimports <NA>            0 <named list [65]>
#>  5 gaborcsardi citest      <NA>            0 <named list [65]>
#>  6 gaborcsardi clisymbols  ""             18 <named list [65]>
#>  7 gaborcsardi cmaker      <NA>            0 <named list [65]>
#>  8 gaborcsardi cmark       <NA>            0 <named list [65]>
#>  9 gaborcsardi conditions  <NA>            0 <named list [65]>
#> 10 gaborcsardi crayon      <NA>           52 <named list [65]>
#> # … with 166 more rows

Обратите внимание на использование c("owner", "login"): это позволяет нам получить значение второго уровня из вложенного списка owner. Альтернативный подход состоит в том, чтобы получить весь список owner и затем с помощью функции unnest_wider() поместить каждый его элемент в столбец:

repos %>% 
  hoist(repo, owner = "owner") %>% 
  unnest_wider(owner)
#> # A tibble: 176 x 18
#>    login     id avatar_url gravatar_id url   html_url followers_url
#>    <chr>  <int> <chr>      <chr>       <chr> <chr>    <chr>        
#>  1 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  2 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  3 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  4 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  5 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  6 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  7 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  8 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#>  9 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> 10 gabo… 660288 https://a… ""          http… https:/… https://api.…
#> # … with 166 more rows, and 11 more variables: following_url <chr>,
#> #   gists_url <chr>, starred_url <chr>, subscriptions_url <chr>,
#> #   organizations_url <chr>, repos_url <chr>, events_url <chr>,
#> #   received_events_url <chr>, type <chr>, site_admin <lgl>, repo <list>

Вместо того, что бы размышлять над выбором нужной функции unnest_longer() или unnest_wider() вы можете использовать unnest_auto(). Эта функция использует несколько эвристических методов для подбора наиболее подходящей функции для трансформации данных, и выводит сообщение о выбранном способе.

tibble(repo = gh_repos) %>% 
  unnest_auto(repo) %>% 
  unnest_auto(repo)
#> Using `unnest_longer(repo)`; no element has names
#> Using `unnest_wider(repo)`; elements have 68 names in common
#> # A tibble: 176 x 67
#>        id name  full_name owner private html_url description fork  url  
#>     <int> <chr> <chr>     <lis> <lgl>   <chr>    <chr>       <lgl> <chr>
#>  1 6.12e7 after gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Run Code i… FALSE http…
#>  2 4.05e7 argu… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Declarativ… FALSE http…
#>  3 3.64e7 ask   gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Friendly C… FALSE http…
#>  4 3.49e7 base… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Do we get … FALSE http…
#>  5 6.16e7 cite… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Test R pac… TRUE  http…
#>  6 3.39e7 clis… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… Unicode sy… FALSE http…
#>  7 3.72e7 cmak… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… port of cm… TRUE  http…
#>  8 6.80e7 cmark gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… CommonMark… TRUE  http…
#>  9 6.32e7 cond… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… <NA>        TRUE  http…
#> 10 2.43e7 cray… gaborcsa… <nam… FALSE   https:/… R package … FALSE http…
#> # … with 166 more rows, and 58 more variables: forks_url <chr>,
#> #   keys_url <chr>, collaborators_url <chr>, teams_url <chr>,
#> #   hooks_url <chr>, issue_events_url <chr>, events_url <chr>,
#> #   assignees_url <chr>, branches_url <chr>, tags_url <chr>,
#> #   blobs_url <chr>, git_tags_url <chr>, git_refs_url <chr>,
#> #   trees_url <chr>, statuses_url <chr>, languages_url <chr>,
#> #   stargazers_url <chr>, contributors_url <chr>, subscribers_url <chr>,
#> #   subscription_url <chr>, commits_url <chr>, git_commits_url <chr>,
#> #   comments_url <chr>, issue_comment_url <chr>, contents_url <chr>,
#> #   compare_url <chr>, merges_url <chr>, archive_url <chr>,
#> #   downloads_url <chr>, issues_url <chr>, pulls_url <chr>,
#> #   milestones_url <chr>, notifications_url <chr>, labels_url <chr>,
#> #   releases_url <chr>, deployments_url <chr>, created_at <chr>,
#> #   updated_at <chr>, pushed_at <chr>, git_url <chr>, ssh_url <chr>,
#> #   clone_url <chr>, svn_url <chr>, size <int>, stargazers_count <int>,
#> #   watchers_count <int>, language <chr>, has_issues <lgl>,
#> #   has_downloads <lgl>, has_wiki <lgl>, has_pages <lgl>,
#> #   forks_count <int>, open_issues_count <int>, forks <int>,
#> #   open_issues <int>, watchers <int>, default_branch <chr>,
#> #   homepage <chr>

Персонажи Игры Престолов

got_chars имеет идентичную структуру с gh_users: это набор именованных списков, где каждый элемент внутреннего списка описывает некоторый атрибут персонажа Игры Престолов. Приведение got_chars к табличному виду мы начинаем с создания дата фрейма, так же как и в приведённых ранее примерах, а затем переведём каждый элемент в отдельный столбец:

chars <- tibble(char = got_chars)
chars
#> # A tibble: 30 x 1
#>    char             
#>    <list>           
#>  1 <named list [18]>
#>  2 <named list [18]>
#>  3 <named list [18]>
#>  4 <named list [18]>
#>  5 <named list [18]>
#>  6 <named list [18]>
#>  7 <named list [18]>
#>  8 <named list [18]>
#>  9 <named list [18]>
#> 10 <named list [18]>
#> # … with 20 more rows

chars2 <- chars %>% unnest_wider(char)
chars2
#> # A tibble: 30 x 18
#>    url      id name  gender culture born  died  alive titles aliases father
#>    <chr> <int> <chr> <chr>  <chr>   <chr> <chr> <lgl> <list> <list>  <chr> 
#>  1 http…  1022 Theo… Male   Ironbo… In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#>  2 http…  1052 Tyri… Male   ""      In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#>  3 http…  1074 Vict… Male   Ironbo… In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#>  4 http…  1109 Will  Male   ""      ""    In 2… FALSE <chr … <chr [… ""    
#>  5 http…  1166 Areo… Male   Norvos… In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#>  6 http…  1267 Chett Male   ""      At H… In 2… FALSE <chr … <chr [… ""    
#>  7 http…  1295 Cres… Male   ""      In 2… In 2… FALSE <chr … <chr [… ""    
#>  8 http…   130 Aria… Female Dornish In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#>  9 http…  1303 Daen… Female Valyri… In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#> 10 http…  1319 Davo… Male   Wester… In 2… ""    TRUE  <chr … <chr [… ""    
#> # … with 20 more rows, and 7 more variables: mother <chr>, spouse <chr>,
#> #   allegiances <list>, books <list>, povBooks <list>, tvSeries <list>,
#> #   playedBy <list>

Структура got_chars несколько сложнее, чем gh_users, т.к. некоторые компоненты списка char сами по себе являются списком, в результате мы получаем столбы — списки:

chars2 %>% select_if(is.list)
#> # A tibble: 30 x 7
#>    titles    aliases    allegiances books     povBooks  tvSeries  playedBy 
#>    <list>    <list>     <list>      <list>    <list>    <list>    <list>   
#>  1 <chr [3]> <chr [4]>  <chr [1]>   <chr [3]> <chr [2]> <chr [6]> <chr [1]>
#>  2 <chr [2]> <chr [11]> <chr [1]>   <chr [2]> <chr [4]> <chr [6]> <chr [1]>
#>  3 <chr [2]> <chr [1]>  <chr [1]>   <chr [3]> <chr [2]> <chr [1]> <chr [1]>
#>  4 <chr [1]> <chr [1]>  <???>       <chr [1]> <chr [1]> <chr [1]> <chr [1]>
#>  5 <chr [1]> <chr [1]>  <chr [1]>   <chr [3]> <chr [2]> <chr [2]> <chr [1]>
#>  6 <chr [1]> <chr [1]>  <???>       <chr [2]> <chr [1]> <chr [1]> <chr [1]>
#>  7 <chr [1]> <chr [1]>  <???>       <chr [2]> <chr [1]> <chr [1]> <chr [1]>
#>  8 <chr [1]> <chr [1]>  <chr [1]>   <chr [4]> <chr [1]> <chr [1]> <chr [1]>
#>  9 <chr [5]> <chr [11]> <chr [1]>   <chr [1]> <chr [4]> <chr [6]> <chr [1]>
#> 10 <chr [4]> <chr [5]>  <chr [2]>   <chr [1]> <chr [3]> <chr [5]> <chr [1]>
#> # … with 20 more rows

Ваши дальнейшие действия зависят от целей анализа. Возможно, вам необходимо поместить в строки информацию по каждой книге и сериале, в котором появляется персонаж:

chars2 %>% 
  select(name, books, tvSeries) %>% 
  pivot_longer(c(books, tvSeries), names_to = "media", values_to = "value") %>% 
  unnest_longer(value)
#> # A tibble: 180 x 3
#>    name             media    value            
#>    <chr>            <chr>    <chr>            
#>  1 Theon Greyjoy    books    A Game of Thrones
#>  2 Theon Greyjoy    books    A Storm of Swords
#>  3 Theon Greyjoy    books    A Feast for Crows
#>  4 Theon Greyjoy    tvSeries Season 1         
#>  5 Theon Greyjoy    tvSeries Season 2         
#>  6 Theon Greyjoy    tvSeries Season 3         
#>  7 Theon Greyjoy    tvSeries Season 4         
#>  8 Theon Greyjoy    tvSeries Season 5         
#>  9 Theon Greyjoy    tvSeries Season 6         
#> 10 Tyrion Lannister books    A Feast for Crows
#> # … with 170 more rows

Или, может быть, вы хотите создать таблицу, которая позволит вам сопоставить персонажа и произведение:

chars2 %>% 
  select(name, title = titles) %>% 
  unnest_longer(title)
#> # A tibble: 60 x 2
#>    name              title                                               
#>    <chr>             <chr>                                               
#>  1 Theon Greyjoy     Prince of Winterfell                                
#>  2 Theon Greyjoy     Captain of Sea Bitch                                
#>  3 Theon Greyjoy     Lord of the Iron Islands (by law of the green lands)
#>  4 Tyrion Lannister  Acting Hand of the King (former)                    
#>  5 Tyrion Lannister  Master of Coin (former)                             
#>  6 Victarion Greyjoy Lord Captain of the Iron Fleet                      
#>  7 Victarion Greyjoy Master of the Iron Victory                          
#>  8 Will              ""                                                  
#>  9 Areo Hotah        Captain of the Guard at Sunspear                    
#> 10 Chett             ""                                                  
#> # … with 50 more rows

(Обратите внимание, на пустые значения "" в поле title, это связано с ошибками допущенными при вводе данных в got_chars: на самом деле персонажи для которых нет соответствующих заголовков книг и сериалов в поле title должны иметь вектор длины 0, а не вектор длины 1, содержащий пустую строку.)

Мы можем переписать приведённый выше пример используя функцию unnest_auto(). Этот подход удобен для разового анализа, но не стоит полагаться на unnest_auto() для использования на регулярной основе. Дело в том, что если ваша структура данных изменится unnest_auto() может поменять выбранный механизм преобразования данных, если изначально он разворачивал столбцы-списки в строки используя unnest_longer(), то при изменении структуры входящих данных логика может быть изменена в пользу unnest_wider(), и использование такого подхода на постоянной основе может привести к непредвиденным ошибкам.

tibble(char = got_chars) %>% 
  unnest_auto(char) %>% 
  select(name, title = titles) %>% 
  unnest_auto(title)
#> Using `unnest_wider(char)`; elements have 18 names in common
#> Using `unnest_longer(title)`; no element has names
#> # A tibble: 60 x 2
#>    name              title                                               
#>    <chr>             <chr>                                               
#>  1 Theon Greyjoy     Prince of Winterfell                                
#>  2 Theon Greyjoy     Captain of Sea Bitch                                
#>  3 Theon Greyjoy     Lord of the Iron Islands (by law of the green lands)
#>  4 Tyrion Lannister  Acting Hand of the King (former)                    
#>  5 Tyrion Lannister  Master of Coin (former)                             
#>  6 Victarion Greyjoy Lord Captain of the Iron Fleet                      
#>  7 Victarion Greyjoy Master of the Iron Victory                          
#>  8 Will              ""                                                  
#>  9 Areo Hotah        Captain of the Guard at Sunspear                    
#> 10 Chett             ""                                                  
#> # … with 50 more rows

Геокодирование с помощью Google

Далее мы рассмотрим более сложную структуру данных, получаемых от службы геокодирования Google. Кэширование учётных данных противоречит условиям работы с API Google maps, поэтому я сначала напишу простую оболочку к API. Которая основана на хранении ключа API Google карт в переменной среды; если в переменных среды у вас не сохранён ключ для работы с API Google Maps, фрагменты кода представленные в этом разделе выполняться не будут.

has_key <- !identical(Sys.getenv("GOOGLE_MAPS_API_KEY"), "")
if (!has_key) {
  message("No Google Maps API key found; code chunks will not be run")
}

# https://developers.google.com/maps/documentation/geocoding
geocode <- function(address, api_key = Sys.getenv("GOOGLE_MAPS_API_KEY")) {
  url <- "https://maps.googleapis.com/maps/api/geocode/json"
  url <- paste0(url, "?address=", URLencode(address), "&key=", api_key)

  jsonlite::read_json(url)
}

Список, который возвращает эта функция, довольно сложен:

houston <- geocode("Houston TX")
str(houston)
#> List of 2
#>  $ results:List of 1
#>   ..$ :List of 5
#>   .. ..$ address_components:List of 4
#>   .. .. ..$ :List of 3
#>   .. .. .. ..$ long_name : chr "Houston"
#>   .. .. .. ..$ short_name: chr "Houston"
#>   .. .. .. ..$ types     :List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "locality"
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "political"
#>   .. .. ..$ :List of 3
#>   .. .. .. ..$ long_name : chr "Harris County"
#>   .. .. .. ..$ short_name: chr "Harris County"
#>   .. .. .. ..$ types     :List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "administrative_area_level_2"
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "political"
#>   .. .. ..$ :List of 3
#>   .. .. .. ..$ long_name : chr "Texas"
#>   .. .. .. ..$ short_name: chr "TX"
#>   .. .. .. ..$ types     :List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "administrative_area_level_1"
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "political"
#>   .. .. ..$ :List of 3
#>   .. .. .. ..$ long_name : chr "United States"
#>   .. .. .. ..$ short_name: chr "US"
#>   .. .. .. ..$ types     :List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "country"
#>   .. .. .. .. ..$ : chr "political"
#>   .. ..$ formatted_address : chr "Houston, TX, USA"
#>   .. ..$ geometry          :List of 4
#>   .. .. ..$ bounds       :List of 2
#>   .. .. .. ..$ northeast:List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ lat: num 30.1
#>   .. .. .. .. ..$ lng: num -95
#>   .. .. .. ..$ southwest:List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ lat: num 29.5
#>   .. .. .. .. ..$ lng: num -95.8
#>   .. .. ..$ location     :List of 2
#>   .. .. .. ..$ lat: num 29.8
#>   .. .. .. ..$ lng: num -95.4
#>   .. .. ..$ location_type: chr "APPROXIMATE"
#>   .. .. ..$ viewport     :List of 2
#>   .. .. .. ..$ northeast:List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ lat: num 30.1
#>   .. .. .. .. ..$ lng: num -95
#>   .. .. .. ..$ southwest:List of 2
#>   .. .. .. .. ..$ lat: num 29.5
#>   .. .. .. .. ..$ lng: num -95.8
#>   .. ..$ place_id          : chr "ChIJAYWNSLS4QIYROwVl894CDco"
#>   .. ..$ types             :List of 2
#>   .. .. ..$ : chr "locality"
#>   .. .. ..$ : chr "political"
#>  $ status : chr "OK"

К счастью, мы можем пошагово решить проблему преобразования этих данных в табличный вид с помощью функций tidyr. Чтобы сделать задачу немного сложнее и реалистичнее, я начну с геокодирования нескольких городов:

  city <-   c ( "Houston" , "LA" , "New York" , "Chicago" , "Springfield" )  city_geo <-   purrr::map (city, geocode) 

Полученный результат я преобразую в tibble, для удобства добавлю столбец с соответствующим названием города.

loc <- tibble(city = city, json = city_geo)
loc
#> # A tibble: 5 x 2
#>   city        json            
#>   <chr>       <list>          
#> 1 Houston     <named list [2]>
#> 2 LA          <named list [2]>
#> 3 New York    <named list [2]>
#> 4 Chicago     <named list [2]>
#> 5 Springfield <named list [2]>

Первый уровень содержит компоненты status и result, который мы можем развернуть с помощью unnest_wider() :

loc %>%
  unnest_wider(json)
#> # A tibble: 5 x 3
#>   city        results    status
#>   <chr>       <list>     <chr> 
#> 1 Houston     <list [1]> OK    
#> 2 LA          <list [1]> OK    
#> 3 New York    <list [1]> OK    
#> 4 Chicago     <list [1]> OK    
#> 5 Springfield <list [1]> OK

Обратите внимание, что results является многоуровневым списком. У большинства городов есть 1 элемент (представляющий уникальное значение, соответствующее API геокодирования), но у Спрингфилда их два. Мы можем вытащить их в отдельные строки с помощью unnest_longer() :

loc %>%
  unnest_wider(json) %>% 
  unnest_longer(results)
#> # A tibble: 5 x 3
#>   city        results          status
#>   <chr>       <list>           <chr> 
#> 1 Houston     <named list [5]> OK    
#> 2 LA          <named list [5]> OK    
#> 3 New York    <named list [5]> OK    
#> 4 Chicago     <named list [5]> OK    
#> 5 Springfield <named list [5]> OK

Теперь все они имеют одинаковые компоненты, в чём можно убедиться с помощью unnest_wider():

loc %>%
  unnest_wider(json) %>% 
  unnest_longer(results) %>% 
  unnest_wider(results)
#> # A tibble: 5 x 7
#>   city   address_componen… formatted_addre… geometry place_id  types status
#>   <chr>  <list>            <chr>            <list>   <chr>     <lis> <chr> 
#> 1 Houst… <list [4]>        Houston, TX, USA <named … ChIJAYWN… <lis… OK    
#> 2 LA     <list [4]>        Los Angeles, CA… <named … ChIJE9on… <lis… OK    
#> 3 New Y… <list [3]>        New York, NY, U… <named … ChIJOwg_… <lis… OK    
#> 4 Chica… <list [4]>        Chicago, IL, USA <named … ChIJ7cv0… <lis… OK    
#> 5 Sprin… <list [5]>        Springfield, MO… <named … ChIJP5jI… <lis… OK

Мы можем найти координаты широты и долготы каждого города развернув список geometry:

loc %>%
  unnest_wider(json) %>% 
  unnest_longer(results) %>% 
  unnest_wider(results) %>% 
  unnest_wider(geometry)
#> # A tibble: 5 x 10
#>   city  address_compone… formatted_addre… bounds location location_type
#>   <chr> <list>           <chr>            <list> <list>   <chr>        
#> 1 Hous… <list [4]>       Houston, TX, USA <name… <named … APPROXIMATE  
#> 2 LA    <list [4]>       Los Angeles, CA… <name… <named … APPROXIMATE  
#> 3 New … <list [3]>       New York, NY, U… <name… <named … APPROXIMATE  
#> 4 Chic… <list [4]>       Chicago, IL, USA <name… <named … APPROXIMATE  
#> 5 Spri… <list [5]>       Springfield, MO… <name… <named … APPROXIMATE  
#> # … with 4 more variables: viewport <list>, place_id <chr>, types <list>,
#> #   status <chr>

А затем местоположение, для чего требуется развернуть location:

loc %>%
  unnest_wider(json) %>%
  unnest_longer(results) %>%
  unnest_wider(results) %>%
  unnest_wider(geometry) %>%
  unnest_wider(location)
#> # A tibble: 5 x 11
#>   city  address_compone… formatted_addre… bounds   lat    lng location_type
#>   <chr> <list>           <chr>            <list> <dbl>  <dbl> <chr>        
#> 1 Hous… <list [4]>       Houston, TX, USA <name…  29.8  -95.4 APPROXIMATE  
#> 2 LA    <list [4]>       Los Angeles, CA… <name…  34.1 -118.  APPROXIMATE  
#> 3 New … <list [3]>       New York, NY, U… <name…  40.7  -74.0 APPROXIMATE  
#> 4 Chic… <list [4]>       Chicago, IL, USA <name…  41.9  -87.6 APPROXIMATE  
#> 5 Spri… <list [5]>       Springfield, MO… <name…  37.2  -93.3 APPROXIMATE  
#> # … with 4 more variables: viewport <list>, place_id <chr>, types <list>,
#> #   status <chr>

Опять же, unnest_auto() упрощает описанную операцию с некоторыми рисками, которые могут быть вызваны изменением структуры входящих данных:

loc %>%
  unnest_auto(json) %>%
  unnest_auto(results) %>%
  unnest_auto(results) %>%
  unnest_auto(geometry) %>%
  unnest_auto(location)
#> Using `unnest_wider(json)`; elements have 2 names in common
#> Using `unnest_longer(results)`; no element has names
#> Using `unnest_wider(results)`; elements have 5 names in common
#> Using `unnest_wider(geometry)`; elements have 4 names in common
#> Using `unnest_wider(location)`; elements have 2 names in common
#> # A tibble: 5 x 11
#>   city  address_compone… formatted_addre… bounds   lat    lng location_type
#>   <chr> <list>           <chr>            <list> <dbl>  <dbl> <chr>        
#> 1 Hous… <list [4]>       Houston, TX, USA <name…  29.8  -95.4 APPROXIMATE  
#> 2 LA    <list [4]>       Los Angeles, CA… <name…  34.1 -118.  APPROXIMATE  
#> 3 New … <list [3]>       New York, NY, U… <name…  40.7  -74.0 APPROXIMATE  
#> 4 Chic… <list [4]>       Chicago, IL, USA <name…  41.9  -87.6 APPROXIMATE  
#> 5 Spri… <list [5]>       Springfield, MO… <name…  37.2  -93.3 APPROXIMATE  
#> # … with 4 more variables: viewport <list>, place_id <chr>, types <list>,
#> #   status <chr>

Мы также можем просто посмотреть на первый адрес для каждого города:

loc %>%
  unnest_wider(json) %>%
  hoist(results, first_result = 1) %>%
  unnest_wider(first_result) %>%
  unnest_wider(geometry) %>%
  unnest_wider(location)
#> # A tibble: 5 x 11
#>   city  address_compone… formatted_addre… bounds   lat    lng location_type
#>   <chr> <list>           <chr>            <list> <dbl>  <dbl> <chr>        
#> 1 Hous… <list [4]>       Houston, TX, USA <name…  29.8  -95.4 APPROXIMATE  
#> 2 LA    <list [4]>       Los Angeles, CA… <name…  34.1 -118.  APPROXIMATE  
#> 3 New … <list [3]>       New York, NY, U… <name…  40.7  -74.0 APPROXIMATE  
#> 4 Chic… <list [4]>       Chicago, IL, USA <name…  41.9  -87.6 APPROXIMATE  
#> 5 Spri… <list [5]>       Springfield, MO… <name…  37.2  -93.3 APPROXIMATE  
#> # … with 4 more variables: viewport <list>, place_id <chr>, types <list>,
#> #   status <chr>

Или использовать hoist() для многоуровневого погружения, чтобы перейти непосредственно к lat и lng.

loc %>%
  hoist(json,
    lat = list("results", 1, "geometry", "location", "lat"),
    lng = list("results", 1, "geometry", "location", "lng")
  )
#> # A tibble: 5 x 4
#>   city          lat    lng json            
#>   <chr>       <dbl>  <dbl> <list>          
#> 1 Houston      29.8  -95.4 <named list [2]>
#> 2 LA           34.1 -118.  <named list [2]>
#> 3 New York     40.7  -74.0 <named list [2]>
#> 4 Chicago      41.9  -87.6 <named list [2]>
#> 5 Springfield  37.2  -93.3 <named list [2]>

Дискография Шарлы Гельфанд

В завершении мы рассмотрим самую сложную конструкцию — дискографию Шарлы Гельфанд. Как и в приведённых выше примерах, мы начинаем с конвертации списка в дата фрейм с одним столбцом, а затем расширим его, чтобы каждый компонент был отдельным столбцом. Также я преобразую столбец date_added в соответствующий формат даты и времени в R.

discs <- tibble(disc = discog) %>% 
  unnest_wider(disc) %>% 
  mutate(date_added = as.POSIXct(strptime(date_added, "%Y-%m-%dT%H:%M:%S"))) 
discs
#> # A tibble: 155 x 5
#>    instance_id date_added          basic_information       id rating
#>          <int> <dttm>              <list>               <int>  <int>
#>  1   354823933 2019-02-16 17:48:59 <named list [11]>  7496378      0
#>  2   354092601 2019-02-13 14:13:11 <named list [11]>  4490852      0
#>  3   354091476 2019-02-13 14:07:23 <named list [11]>  9827276      0
#>  4   351244906 2019-02-02 11:39:58 <named list [11]>  9769203      0
#>  5   351244801 2019-02-02 11:39:37 <named list [11]>  7237138      0
#>  6   351052065 2019-02-01 20:40:53 <named list [11]> 13117042      0
#>  7   350315345 2019-01-29 15:48:37 <named list [11]>  7113575      0
#>  8   350315103 2019-01-29 15:47:22 <named list [11]> 10540713      0
#>  9   350314507 2019-01-29 15:44:08 <named list [11]> 11260950      0
#> 10   350314047 2019-01-29 15:41:35 <named list [11]> 11726853      0
#> # … with 145 more rows

На этом уровне мы получили информацию о том, когда каждый диск был добавлен в дискографию Шарлы, но при этом не видим никаких данных об этих дисках. Для этого нам нужно расширить столбец basic_information:

discs %>% unnest_wider(basic_information)
#> Column name `id` must not be duplicated.
#> Use .name_repair to specify repair.

К сожалению мы получим ошибку, т.к. внутри списка basic_information есть одноимённый столбец basic_information. При возникновении подобной ошибки, для того, что бы быстро определить её причину можно использовать names_repair = "unique":

discs %>% unnest_wider(basic_information, names_repair = "unique")
#> New names:
#> * id -> id...6
#> * id -> id...14
#> # A tibble: 155 x 15
#>    instance_id date_added          labels  year artists id...6 thumb title
#>          <int> <dttm>              <list> <int> <list>   <int> <chr> <chr>
#>  1   354823933 2019-02-16 17:48:59 <list…  2015 <list … 7.50e6 http… Demo 
#>  2   354092601 2019-02-13 14:13:11 <list…  2013 <list … 4.49e6 http… Obse…
#>  3   354091476 2019-02-13 14:07:23 <list…  2017 <list … 9.83e6 http… I    
#>  4   351244906 2019-02-02 11:39:58 <list…  2017 <list … 9.77e6 http… Oído…
#>  5   351244801 2019-02-02 11:39:37 <list…  2015 <list … 7.24e6 http… A Ca…
#>  6   351052065 2019-02-01 20:40:53 <list…  2019 <list … 1.31e7 http… Tash…
#>  7   350315345 2019-01-29 15:48:37 <list…  2014 <list … 7.11e6 http… Demo 
#>  8   350315103 2019-01-29 15:47:22 <list…  2015 <list … 1.05e7 http… Let …
#>  9   350314507 2019-01-29 15:44:08 <list…  2017 <list … 1.13e7 ""    Sub …
#> 10   350314047 2019-01-29 15:41:35 <list…  2017 <list … 1.17e7 http… Demo 
#> # … with 145 more rows, and 7 more variables: formats <list>,
#> #   cover_image <chr>, resource_url <chr>, master_id <int>,
#> #   master_url <chr>, id...14 <int>, rating <int>

Проблема в том, что basic_information повторяет столбец id который также хранится на верхнем уровне, поэтому мы можем просто удалить его:

discs %>% 
  select(-id) %>% 
  unnest_wider(basic_information)
#> # A tibble: 155 x 14
#>    instance_id date_added          labels  year artists     id thumb title
#>          <int> <dttm>              <list> <int> <list>   <int> <chr> <chr>
#>  1   354823933 2019-02-16 17:48:59 <list…  2015 <list … 7.50e6 http… Demo 
#>  2   354092601 2019-02-13 14:13:11 <list…  2013 <list … 4.49e6 http… Obse…
#>  3   354091476 2019-02-13 14:07:23 <list…  2017 <list … 9.83e6 http… I    
#>  4   351244906 2019-02-02 11:39:58 <list…  2017 <list … 9.77e6 http… Oído…
#>  5   351244801 2019-02-02 11:39:37 <list…  2015 <list … 7.24e6 http… A Ca…
#>  6   351052065 2019-02-01 20:40:53 <list…  2019 <list … 1.31e7 http… Tash…
#>  7   350315345 2019-01-29 15:48:37 <list…  2014 <list … 7.11e6 http… Demo 
#>  8   350315103 2019-01-29 15:47:22 <list…  2015 <list … 1.05e7 http… Let …
#>  9   350314507 2019-01-29 15:44:08 <list…  2017 <list … 1.13e7 ""    Sub …
#> 10   350314047 2019-01-29 15:41:35 <list…  2017 <list … 1.17e7 http… Demo 
#> # … with 145 more rows, and 6 more variables: formats <list>,
#> #   cover_image <chr>, resource_url <chr>, master_id <int>,
#> #   master_url <chr>, rating <int>

В качестве альтернативы, мы могли бы использовать hoist():

discs %>% 
  hoist(basic_information,
    title = "title",
    year = "year",
    label = list("labels", 1, "name"),
    artist = list("artists", 1, "name")
  )
#> # A tibble: 155 x 9
#>    instance_id date_added          title  year label artist
#>          <int> <dttm>              <chr> <int> <chr> <chr> 
#>  1   354823933 2019-02-16 17:48:59 Demo   2015 Tobi… Mollot
#>  2   354092601 2019-02-13 14:13:11 Obse…  2013 La V… Una B…
#>  3   354091476 2019-02-13 14:07:23 I      2017 La V… S.H.I…
#>  4   351244906 2019-02-02 11:39:58 Oído…  2017 La V… Rata …
#>  5   351244801 2019-02-02 11:39:37 A Ca…  2015 Kato… Ivy (…
#>  6   351052065 2019-02-01 20:40:53 Tash…  2019 High… Tashme
#>  7   350315345 2019-01-29 15:48:37 Demo   2014 Mind… Desgr…
#>  8   350315103 2019-01-29 15:47:22 Let …  2015 Not … Phant…
#>  9   350314507 2019-01-29 15:44:08 Sub …  2017 Not … Sub S…
#> 10   350314047 2019-01-29 15:41:35 Demo   2017 Pres… Small…
#> # … with 145 more rows, and 3 more variables: basic_information <list>,
#> #   id <int>, rating <int>

Здесь я быстро извлекаю имя первого лейбла и исполнителя по индексу, погрузившись во вложенный список.

Более систематический подход заключается в создании отдельных таблиц для исполнителя и лейбла:

discs %>% 
  hoist(basic_information, artist = "artists") %>% 
  select(disc_id = id, artist) %>% 
  unnest_longer(artist) %>% 
  unnest_wider(artist)
#> # A tibble: 167 x 8
#>     disc_id join  name        anv   tracks role  resource_url            id
#>       <int> <chr> <chr>       <chr> <chr>  <chr> <chr>                <int>
#>  1  7496378 ""    Mollot      ""    ""     ""    https://api.discog… 4.62e6
#>  2  4490852 ""    Una Bèstia… ""    ""     ""    https://api.discog… 3.19e6
#>  3  9827276 ""    S.H.I.T. (… ""    ""     ""    https://api.discog… 2.77e6
#>  4  9769203 ""    Rata Negra  ""    ""     ""    https://api.discog… 4.28e6
#>  5  7237138 ""    Ivy (18)    ""    ""     ""    https://api.discog… 3.60e6
#>  6 13117042 ""    Tashme      ""    ""     ""    https://api.discog… 5.21e6
#>  7  7113575 ""    Desgraciad… ""    ""     ""    https://api.discog… 4.45e6
#>  8 10540713 ""    Phantom He… ""    ""     ""    https://api.discog… 4.27e6
#>  9 11260950 ""    Sub Space … ""    ""     ""    https://api.discog… 5.69e6
#> 10 11726853 ""    Small Man … ""    ""     ""    https://api.discog… 6.37e6
#> # … with 157 more rows

discs %>% 
  hoist(basic_information, format = "formats") %>% 
  select(disc_id = id, format) %>% 
  unnest_longer(format) %>% 
  unnest_wider(format) %>% 
  unnest_longer(descriptions)
#> # A tibble: 280 x 5
#>     disc_id descriptions text  name     qty  
#>       <int> <chr>        <chr> <chr>    <chr>
#>  1  7496378 Numbered     Black Cassette 1    
#>  2  4490852 LP           <NA>  Vinyl    1    
#>  3  9827276 "7\""        <NA>  Vinyl    1    
#>  4  9827276 45 RPM       <NA>  Vinyl    1    
#>  5  9827276 EP           <NA>  Vinyl    1    
#>  6  9769203 LP           <NA>  Vinyl    1    
#>  7  9769203 Album        <NA>  Vinyl    1    
#>  8  7237138 "7\""        <NA>  Vinyl    1    
#>  9  7237138 45 RPM       <NA>  Vinyl    1    
#> 10 13117042 "7\""        <NA>  Vinyl    1    
#> # … with 270 more rows

Затем вы можете присоединить их обратно к исходному набору данных по мере необходимости.

Заключение

В ядро библиотеки tidyverse входят множество полезных пакетов объединённые общей философией обработки данных.

В этой статье мы разобрали семейство функций unnest_*(), которые направлены на работу с извлечением элементов из вложенных списков. Данный пакет содержит множество других полезных функций, которые упрощают преобразование данных согласно концепции Tidy Data

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Создайте бесплатный сайт или блог на WordPress.com. Тема: Baskerville 2, автор: Anders Noren.

Вверх ↑

%d такие блоггеры, как: