《R語言程序設計》 課件 第1章 R語言概述

R語言概述了解R語言R起源、下載使用、R程序特點、包、數(shù)據(jù)集第一個R語言會話開發(fā)環(huán)境配置程序編寫運行綜合實驗目錄2了解R語言應用于統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘等領域開源免費，編程方便為什么選擇R語言編程語言排行榜5常用分析工具Excel：辦公室應用軟件SPSS：專業(yè)統(tǒng)計分析軟件MATLAB：商用數(shù)學軟件R：統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)挖掘收費收費收費免費SAS：統(tǒng)計分析商用軟件收費免費Python：膠水語言S語言是由AT&T貝爾實驗室開發(fā)的一種用來進行數(shù)據(jù)探索、統(tǒng)計分析、作圖的解釋型語言。1995年，Auckland大學的RobertGentleman和RossIhaka及其他志愿人員開發(fā)了R系統(tǒng)。R是基于S語言的GNU計劃項目。現(xiàn)在R語言由20余人的核心團隊負責開發(fā)。R的第三方包、工具、論壇很多，不斷更新中。什么是R？開源免費，第三方包發(fā)布的CRAN平臺跨平臺（開源，支持多種OS）可拓展性強（與其他語言相互調用）編程簡單，解釋性、交互性語言數(shù)據(jù)分析功能強大，專為統(tǒng)計和數(shù)據(jù)挖掘開發(fā)龐大且活躍的社區(qū)維護專業(yè)數(shù)據(jù)分析領域的標準工具R語言的優(yōu)點R相關網(wǎng)址：/t/rR是一種解釋性語言，和編譯性語言相比，速度略慢。R所有計算都是在內存中進行的。R語言包的編寫者來自不同領域，在一定程度上較混亂，有些更新慢。R語言的缺點R可以在CRAN(ComprehensiveRArchiveNetwork)免費下載。Linux、MacOSX和Windows都有相應編譯好的二進制版本?？梢酝ㄟ^安裝包(package)來增強R的功能。R語言的獲取和安裝/mirrors.htmlR的GUIR的圖形用戶界面RStudio是專門用于R語言環(huán)境的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），本課程推薦使用。使用RStudio開發(fā)程序R語言有眾多的繪圖工具包，如ggplot2。R語言有強大的數(shù)據(jù)挖掘和可視化工具，如rattle。數(shù)據(jù)可視化工具R是一種區(qū)分大小寫的解釋性語言。可以在命令提示符(>)后，輸入并執(zhí)行一條命令，或者一次性執(zhí)行寫在腳本文件中的一組命令。R中有多種數(shù)據(jù)類型，包括向量、矩陣、數(shù)據(jù)框以及列表。R中的很多功能是由程序內置函數(shù)和用戶自編函數(shù)提供的，一次交互會話期間的所有數(shù)據(jù)對象都被保存在內存中。一些基本函數(shù)是默認直接使用，而有些函數(shù)則需加載程序包。R語言的編程特點在Rstudio中練習：R的使用R的內置幫助系統(tǒng)提供了當前已安裝包中所有函數(shù)的細節(jié)、參考文獻以及使用示例。R的幫助函數(shù)：內置幫助系統(tǒng)函數(shù)功能help.start()打開幫助文檔help("plot")或者

?plot查看函數(shù)plot的幫助（引號可以省略）help.search("plot")或者??plot以plot為關鍵詞搜索本地幫助文檔example(“plot”)函數(shù)plot的使用示例（引號可以省略）RSiteSearch("plot")以plot為關鍵詞搜索在線文檔個郵件列表存檔apropos("plot",mode="function")列出名稱中含有plot的所有可用函數(shù)data()列出當前已加載包中所含的所有可用示例數(shù)據(jù)集vignette()列出當前已經安裝包中所有可能的vignette文檔vignette(“plot”)為主題plot顯示指定的vignette文檔工作空間(workspace)，儲存著所有用戶定義的對象。R會話結束時，可以保存工作空間，下次啟動R時自動載入。工作目錄(workingdirectory)

getwd()：查看當前工作目錄setwd()：設定當前的工作目錄。如果讀入不在當前工作目錄的文件，需要寫明完整的路徑。RStudio工作空間工作空間的命令包是R函數(shù)、數(shù)據(jù)、預編譯代碼以一種定義完善的格式組成的集合。R自帶了一系列默認包，提供了種類繁多的默認函數(shù)和數(shù)據(jù)集。計算機上存儲包的目錄稱為庫(library)。libPaths()：顯示庫所在的位置。library()：顯示庫中有哪些包。什么是包第一次安裝包：install.packages("package_name","dir")

也可在RStudio中的菜單欄里從CRAN下載。一個包僅需要安裝一次。使用update.packages()可以更新已經安裝的包。使用installed.packages()查看已安裝包的信息。包的安裝加載包：library()，require()查看包的幫助：library(help=“包名")查看當前環(huán)境哪些包加載：find.package()移除包：detach(package:包名)包的數(shù)據(jù)加載到內存中：attach(“數(shù)據(jù)集名”)列出所有安裝的包library()包的使用base程序包，R語言的基礎包，包含常用的數(shù)學計算。stats程序包，統(tǒng)計包，包含用于統(tǒng)計計算和生成隨機數(shù)的功能。datasets程序包，R語言的基礎包，可以直接調用數(shù)據(jù)集，如iris。查看本機上所有R包的數(shù)據(jù)集data(package=.packages(all.available=TRUE))常用包R數(shù)據(jù)挖掘相關包功能函數(shù)及加載包分類與預測

nnet()需要加載BP神經網(wǎng)絡nnet包;randomForest()需要加載隨機森林randomForest

;

svm()需要加載e1071包;tree()需要加載CRAT決策樹tree包等;聚類分析

hclust()函數(shù)、kmeans()函數(shù)在stats包中關聯(lián)規(guī)則

apriori()需要加載arules包時間序列

arima()需要加載forecast、tseries包數(shù)據(jù)集描述airquality紐約1973年5-9月每日空氣質量評估attenu多個觀測站觀測到的加利福尼亞23次地震數(shù)據(jù)beaver1

(beavers)一只海貍每10分鐘的體溫數(shù)據(jù)，共114條數(shù)據(jù)beaver2

(beavers)另一只海貍每10分鐘的體溫數(shù)據(jù)，共100條數(shù)據(jù)cars1920年代，汽車的速度與剎車距離chickwts不同飲食種類對小雞重量的影響esoph喝酒，吸煙對食管癌的影響faithful一個間歇泉的爆發(fā)時間和持續(xù)時間InsectSprays不同殺蟲劑對昆蟲數(shù)目的影響irisEdgarAnderson記錄的3種鳶尾花形態(tài)數(shù)據(jù)LifeCycleSavings50個國家的存款率mtcars32輛汽車的11個指標數(shù)據(jù)PlantGrowth三種處理方式對植物產量的影響內置數(shù)據(jù)集常用的數(shù)據(jù)集內置數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集描述pressure溫度和氣壓puromycin兩種細胞中因子濃度對酶促反應的影響quakes1000次地震觀測數(shù)據(jù)（震級>4）sleep兩種藥物的催眠效果stackloss化工廠將氨轉為硝酸的數(shù)據(jù)swiss瑞士生育率和社會經濟指標ToothGrowthVC劑量和攝入方式對豚鼠牙齒的影響trees樹木形態(tài)指標USArrests美國50個州的四個犯罪率指標USJudgeRating43名律師的12個評價指標warpbreaks織布機異常數(shù)據(jù)women15名美國女性的身高和體重情況常用數(shù)據(jù)集（接上頁）了解R語言R起源、R優(yōu)缺點下載使用R和RStudioR語言編程特點包、數(shù)據(jù)集小結26第一個R語言會話開發(fā)環(huán)境配置程序編寫運行第一個R語言會話安裝1：R軟件實驗用R版本：R4.1.2forWindows或更高安裝2：集成開發(fā)環(huán)境RStudio/products/rstudio/免費的圖形界面編輯器，更友好的界面及更強的操作性。實驗用RStudio版本：RStudioDesktop2021.09.1+372或更高軟件下載與安裝參考第一章綜合實驗指導R軟件的控制臺窗口安裝1：R軟件RStudio是專門用于R語言環(huán)境的IDE，本課程推薦使用。安裝2：集成開發(fā)環(huán)境RStudio工作空間（Workspace）是RStudio當前的工作環(huán)境，存儲了用戶定義的所有對象（向量、矩陣、列表、數(shù)據(jù)框、函數(shù)）。工作空間管理在RStudio中寫程序1.書寫規(guī)范 2.命令提示符 3.腳本文件 4.運算符 5.元素命名 6.函數(shù) 7.注釋 8.獲取幫助 程序編寫運行R是一種區(qū)分大小寫的解釋性語言?？梢栽诿钐崾痉?>)后，輸入并執(zhí)行一條命令，或者一次性執(zhí)行寫在腳本文件中的一組命令。R中有多種數(shù)據(jù)類型，包括向量、矩陣、數(shù)據(jù)框以及列表。R中的很多功能是由程序內置函數(shù)和用戶自編函數(shù)提供的，一次交互會話期間的所有數(shù)據(jù)對象都被保存在內存中。一些基本函數(shù)是默認直接使用，而有些函數(shù)則需加載程序包。編寫“Hello,World!”程序1.書寫規(guī)范大小寫敏感基本命令：表達式（expressions），賦值（assignments）命令分割：可以用“；”隔開，或者另起一行程序塊：通過大括弧({和})放在一起構成一個復合表達式注釋：一行中，從“#”開始到句子收尾之間的語句是注釋不需要命名基本數(shù)據(jù)類型和對象編寫“Hello,World!”程序2.命令提示符啟動R語言解釋器，會得到提示“>”，其后輸入程序。>myString<-"Hello,World!">print(myString)[1]"Hello,World!"編寫“Hello,World!”程序3.腳本文件腳本語言(scriptinglanguage)：是依靠解釋器完成相應功能的一類計算機語言，通常以ASCII碼的文本格式保存源程序。腳本語言是解釋型語言，和編譯型語言相比，速度較慢。#MyfirstprograminR

ProgrammingmyString<-"Hello,World!"print(myString)test.R腳本語言（RScript）

腳本文件>source("test.R")[1]"Hello,World!"執(zhí)行腳本文件C:\Rscripttest.R[1]"Hello,World!"編寫“Hello,World!”程序3.腳本文件在RStudio中執(zhí)行腳本文件使用RScript執(zhí)行腳本文件注意：文件的位置編寫“Hello,World!”程序4.運算符

賦值符號：<-或->或=運算符號：+（加）、-（減）、*（乘）、/（除）、^（乘方）、%/%整除、%%求余邏輯判斷符號：>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）、!=（不等）、==（相等）邏輯運算符號：&（邏輯與）、|（邏輯或）、!（邏輯非）編寫“Hello,World!”程序5.元素命名區(qū)分大小寫,注意China和china的不同。數(shù)字、字母、“.”和“_”都是允許的，但必須以.或者字母開頭；如果以.開頭，第二個字符不允許是數(shù)字；不能用數(shù)字開頭，數(shù)字可以放在中間或結尾，例如result2。建議不要用過短的名稱，可以用”.”作為間隔，例如：anova.out1。不要使用保留名，例如：NA,NaN,pi,LETTERS,等。編寫“Hello,World!”程序6.函數(shù)R語言的功能依靠函數(shù)來實現(xiàn)。函數(shù)形式:函數(shù)（輸入數(shù)據(jù)，參數(shù)=)如果參數(shù)值沒有指定，以默認值為準。函數(shù)包括自定義函數(shù)，泛型函數(shù)……#MyfirstprograminRProgrammingmyString<-"Hello,World!"print(myString)編寫“Hello,World!”程序7.注釋注釋能幫助讀懂程序，在實際執(zhí)行程序時注釋部分會被解釋器忽略。單行注釋：使用＃，其后內容為注釋部分?；蛘呤褂谩啊被颉瘉盹@示要注釋部分。#MyfirstprograminRProgrammingmyString<-"Hello,World!"print(myString)if(FALSE){"Thisisademo."}myString<-"Hello,World!"print(myString)8.獲取幫助R的內置幫助系統(tǒng)提供了當前已安裝包中所有函數(shù)的細節(jié)、參考文獻以及使用示例。編寫“Hello,World!”程序函數(shù)功能help.start()打開幫助文檔help("plot")或者

?plot查看函數(shù)plot的幫助（引號可以省略）help.search("plot")或者??plot以plot為關鍵詞搜索本地幫助文檔example(“plot”)函數(shù)plot的使用示例（引號可以省略）RSiteSearch("plot")以plot為關鍵詞搜索在線文檔個郵件列表存檔apropos("plot",mode="function")列出名稱中含有plot的所有可用函數(shù)data()列出當前已加載包中所含的所有可用示例數(shù)據(jù)集vignette()列出當前已經安裝包中所有可能的vignette文檔vignette(“plot”)為主題plot顯示指定的vignette文檔第一個R語言會話開發(fā)環(huán)境配置軟件下載與安裝工作空間管理程序編寫運行小結441.書寫規(guī)范2.命令提示符3.腳本文件4.運算符 5.元素命名 6.函數(shù) 7.注釋8.獲取幫助#MyfirstprograminRProgrammingmyString<-"Hello,World!"print(myString)test.R了解R語言R起源、下載使用、R程序特點、包、數(shù)據(jù)集第一個R語言會話開發(fā)環(huán)境配置程序編寫運行本章小結45綜合實驗掌握R軟件的下載和安裝過程。掌握RStudio軟件的下載和安裝過程。掌握R語言編程基本規(guī)范。掌握R語言的工作空間管理和使用。掌握包的下載安裝函數(shù)。了解rmarkdown的使用方法。能夠通過help方法自學函數(shù)及其中參數(shù)的用法。實驗目標第1章講義中的案例第1章綜合實驗第1章使用的函數(shù)第1章思考與練習實驗內容及資料目標：掌握R軟件的下載和安裝過程1.R軟件官網(wǎng)2.R軟件下載本書使用的R版本為R4.