Rの演算子：算術・比較・論理・%in%・%%

Rが用意している演算子

Rの演算子は4つのグループに分かれます。算術（+ - * / ^ %% %/%）、比較（== != < <= > >=）、論理（& | && || ! xor）、そして所属判定の %in% です。多くの言語と違う点が2つあります。ほぼすべてがベクトル化されていて、ベクトル全体に要素ごとに作用すること。そして、互いに置き換えられない AND 演算子が2つ、OR 演算子が2つあることです。このページではそれらすべてに加え、静かに誤った答えを生む優先順位の落とし穴も扱います。

算術：+、-、*、/、^、%%、%/%

最初の5つは予想どおりに動きます。パーセントで囲まれた2つ——%%（剰余、余り）と %/%（整数除算、商）——が、よく検索されるものです。

a <- 17
b <- 5

print(a + b)    # 22
print(a - b)    # 12
print(a * b)    # 85
print(a / b)    # 3.4
print(a ^ b)    # 1419857
print(a %% b)   # 2  - the remainder of 17 / 5
print(a %/% b)  # 3  - how many whole times 5 fits into 17

/ は常に浮動小数点の除算を行うことに注意してください。17 / 5 は 3.4 であって、決して 3 にはなりません。整数部分が欲しいなら、そのための演算子が %/% です。

%% の日常的な仕事は割り切れるかの判定です。2で割って余りが出なければ偶数です。

n <- 42
print(n %% 2 == 0)   # TRUE - even

print(-7 %% 3)       # 2, not -1

2行目は立ち止まる価値があります。オペランドが負のとき、Rの %% は除数の符号を持つ結果を返します（-7 = -3 * 3 + 2 なので -7 %% 3 は 2）。逆の流儀の言語もあるので、コードを移植するときは確認しましょう。

比較演算子はベクトル化されている

==、!=、<、<=、>、>= は要素ごとに比較し、単一の答えではなく論理ベクトルを返します。

scores <- c(45, 72, 88, 60)

print(scores >= 60)           # FALSE TRUE TRUE TRUE
print(scores[scores >= 60])   # 72 88 60

これがRのほぼすべての絞り込みを支えるエンジンです。ベクトル全体をある値と比較して論理マスクを得て、そのマスクで部分集合を取り出します。小数に == を使うときは1つ注意点があります。浮動小数点数は近似的に保存されるため、0.1 + 0.2 == 0.3 は FALSE になります。小数の比較には all.equal() を使うか、abs(x - y) < 1e-9 を確認しましょう。

論理演算子：& と &&（定番の混乱）

RにはAND演算子が2つ、OR演算子が2つあり、間違ったほうを選ぶのは通過儀礼のようなものです。

& と | はベクトル化されています。 2つの論理ベクトルを要素ごとに結合します。

sunny <- c(TRUE, TRUE, FALSE, FALSE)
warm  <- c(TRUE, FALSE, TRUE, FALSE)

print(sunny & warm)   # TRUE FALSE FALSE FALSE
print(sunny | warm)   # TRUE TRUE TRUE FALSE
print(!sunny)         # FALSE FALSE TRUE TRUE

データに対するフィルタを組み立てるときは常にこちらを使います。df[df$age > 30 & df$city == "Lisbon", ] のように。

&& と || はスカラー用で短絡評価します。 単一の値を取り、単一の TRUE/FALSE を返し、最初のオペランドで答えが決まれば2つ目をまったく評価しません。

x <- 8

print(x > 0 && x %% 2 == 0)         # TRUE - both checked
print(x < 0 && stop("never runs"))  # FALSE - stop() is never evaluated

2行目が短絡評価の実演です。x < 0 が FALSE なので、Rは stop() の呼び出しを一度も評価しません。&& が if() の条件にふさわしい理由がまさにこれです。if (!is.na(x) && x > 10) と書けば、x が NA のときに x > 10 の部分は安全に飛ばされます。

目安はこうです。ベクトルとデータの絞り込みには &/|、if() の条件には &&/||。 そしてR 4.3以降、これは厳格に強制されています。長さが1より大きいベクトルを && や || に渡すのはエラーです（古いバージョンのRは最初の要素だけを静かに使っており、それが何年も本当のバグを隠していました）。

xor(a, b) がこの一式を締めくくります。2つのうちちょうど一方がTRUEのときにTRUEになります。

print(xor(TRUE, FALSE))  # TRUE
print(xor(TRUE, TRUE))   # FALSE

%in%：所属の判定

x %in% table は x の各要素について「これは table のどこかに現れるか？」を問います。実務のRコードで最もよく使われる演算子のひとつです。

basket <- c("apple", "banana", "cherry")

print("banana" %in% basket)   # TRUE
print("mango" %in% basket)    # FALSE

wanted <- c("cherry", "mango", "apple")
print(wanted %in% basket)     # TRUE FALSE TRUE

判定される側はベクトル全体でもよいので、%in% は許可された値の集合で行を絞り込む自然な道具になります。

代わりに書くことになる選択肢——| でつないだ == の連鎖——よりも優れています。

day <- "sat"

print(day == "sat" | day == "sun")   # works, but scales badly
print(day %in% c("sat", "sun"))      # same answer, stays readable

許可する値が5つになると == の連鎖は繰り返しの壁になりますが、%in% 版はベクトルが伸びるだけです。もうひとつ、より微妙な利点もあります。%in% は決して NA を返しません。

print(NA == 1)             # NA - comparison with a missing value is unknown
print(NA %in% c(1, 2, 3))  # FALSE - %in% gives a definite answer

NA == 1 が NA になるのは、未知の値が1と等しいかをRが知りようがないからです（この挙動は欠損値で詳しく扱っています）。そしてその NA は、たどり着いた if() を汚染します。%in% は常に TRUE か FALSE を返すことでこの問題全体を回避します。欠損の可能性があるデータの条件判定で、より安全な選択肢である理由です。

優先順位の落とし穴

演算子の優先順位に関する2つの罠が、「Rが壊れている」と感じる瞬間の不釣り合いに大きな割合を占めています。1つ目は、^ が単項マイナスより強く結合すること。

print(-2^2)     # -4  - parsed as -(2^2)
print((-2)^2)   #  4  - the square of negative two

2つ目は、コロンが二項算術より強く結合すること。

n <- 5

print(1:n - 1)     # 0 1 2 3 4  - parsed as (1:n) - 1
print(1:(n - 1))   # 1 2 3 4    - probably what you meant

迷ったらかっこを足しましょう。コストはゼロですし、すべての読み手（未来のあなたを含む）がインタプリタと同じように読み取れます。

$ と [ ]：アクセス演算子

$、[ ]、[[ ]] も常に目にします。これらも厳密には演算子で、計算するのではなく構造から値を取り出すために使われます。

person <- list(name = "Rosa", age = 30)

print(person$name)     # by name, with $
print(person[["age"]]) # by name, with [[ ]]

これらはベクトル、リスト、データフレームのページで詳しく扱います。ここでは同じ演算子ファミリーの一員だと認識できれば十分です。

この記事のまとめ

• %% は余り、%/% は整数の商を返します。x %% 2 == 0 で偶数を判定できます。
• 比較はベクトル化されており、絞り込みに使える論理ベクトルを返します。
• &/| はベクトルを要素ごとに結合し、&&/|| は if() の中の単一の値向けで短絡評価します。R 4.3以降、長いベクトルに && を使うのはエラーです。
• x %in% table は == の連鎖を置き換え、決して NA を返しません。
• -2^2 は -4 で、1:n - 1 は0から始まります。迷ったらかっこで囲みましょう。

次は、これらの演算子を if、else、ifelse() の中で働かせます。Rの条件分岐です。