Complementando a resposta do @Marcos Nunes, que está excelente, o texto que me fez entender a diferença entre loop e vetorização foi esse aqui: [Vectorization in R: Why?][1]


  [1]: http://www.noamross.net/blog/2014/4/16/vectorization-in-r--why.html

O R é uma linguagem de alto-nível, ou seja, ele toma conta da interpretação do código por você. Por exemplo, quando você cria um código como este:

    i<-5.0

Você não deve dizer para o computador:

1. que 5.0 é um número de ponto flutuante;
2. que o "i" deve guardar um dado de tipo numérico;
3. para achar um lugar na memória para o número 5;
4. registrar o "i" como um indicador para aquele lugar na memória.
5. que  precisa converter `i <- 5.0` para binário, pois isso é feito quando você clica enter;
6. se alterar valor de "i" para, por exemplo, `i <- "b"`, comunicar que o "i" não guarda mais um inteiro mas sim um caractere. 

Quando você coloca isso dentro de um for, o R vai repetir esse processo de interpretação a cada loop. E é isso que torna o loop lento.

Por outro lado, se você coloca todos os valores num único vetor, esse processo de interpretação se dá de uma vez só, reduzindo assim o tempo de processamento. Daí porque vetores só aceitam um tipo de dado, ou seja, você não pode ter números inteiros, fatores e caracteres num mesmo vetor, pois isso romperia com a lógica de vetorização, que é realizar aqueles seis passos uma única vez.