53 demo(image, package = "graphics", ask = FALSE) Πρώτη επαφή: το R ως αριθμομηχανή

Transcript

1 1 0. Προεργασίες 2 3 Η R δεν περιορίζεται στο να εκχωρεί και να αποθηκεύει μόνο αριθμητικές τιμές. 4 Μπορείτε να αποθηκεύσετε αλληλουχίες χαρακτήρων εντός ' ' ή " " 5 6 Εκτελέστε την ακόλουθη εντολή 7 "Hello! This is my Homework #1. My Name is:" 8 9 Εκτελέστε στην επόμενη γραμμή, μια αντίστοιχη εντολή που να αναφέρει 10 το Ονοματεπώνυμό σας, με αγγλικούς/λατινικούς χαρακτήρες Δώστε την επόμενη εντολή για να αποθηκεύστε τον προηγούμενο χαιρετισμό σας 13 σε μια μεταβλητή 'greetings' 14 greetings <- "Hello! This is my Homework #1. My Name is:" Αποθηκεύστε το ονοματεπώνυμό σας σε μια μεταβλητή 'my_full_name' 17 my_full_name <- "thisismyfullname" Εκτυπώστε στην οθόνη τις μεταβλητές 'greetings' και 'my_full_name' Δώστε την επόμενη εντολή για να δείτε τον τύπο της μεταβλητής 'greetings' 22 όπως αποθηκεύεται από το R 23 typeof(greetings) Εξακριβώστε αντίστοιχα τον τύπο της μεταβλητής 'my_full_name' Ένας κατάλογος εργασίας (workspace) είναι ο κατάλογος αναφοράς από τον οποίο το R 29 έχει άμεση πρόσβαση για ανάγνωση σε αρχεία. 30 Χρησιμοποιήστε κατάλληλα τις ακόλουθες εντολές και δημιουργήστε έναν κατάλογο εργασίας 31 με την ονομασία homework_1 32 getwd () # gets the working directory 33 setwd (dirname) # set the working directory to dirname Ρυθμίστε τον κατάλογο εργασίας σας σε ένα νέο φάκελο 'homework_1' 36 στην επιφάνεια εργασίας σας, χρησιμοποιώντας εντολές όπως 37 setwd ("path/to/my/desktop/work") 38 getwd() Δοκιμάστε μια πρώτη επίδειξη των δυνατοτήτων του R για τη δημιουργία 41 γραφικών. Εκτελέστε την ακόλουθη εντολή: 42 demo(graphics) # may need to hit RETURN to continue between demo-steps και ακολούθως την ακόλουθη εντολή για να δείτε ποια είναι τα πακέτα 45 επιδείξεων (demo packages) που είναι διαθέσιμα να τα επιλέξετε για να 46 δείτε τις δυνατότητές τους: 47 demo(package =.packages(all.available = TRUE)) Παρατηρήστε ότι στο πακέτο 'graphics' υπάρχει η επίδειξη γραφικών 50 τύπου raster, το 'image'. Δοκιμάστε τις ακόλουθες εντολές για την 51 αντίστοιχη βήμα-βήμα ή χωρίς διακοπή επίδειξη: 52 demo(image, package = "graphics", ask = TRUE) 53 demo(image, package = "graphics", ask = FALSE) Πρώτη επαφή: το R ως αριθμομηχανή Εκτελέστε τις πράξεις 2 συν 5, 2 φορές 6, 12 μείον 5, 13 δια 3, 1 συν 12 μείον 4, , *12-2, τετραγωνική ρίζα του Παρατηρήστε από το αποτέλεσμα κάποιων πράξεων, π.χ. 13 δια 3, 62 πόσα δεκαδικά ψηφία εμφανίζει η R; Για πολλές πράξεις μαζί, ισχύουν οι συνήθεις κανόνες για την προτεραιότητα 65 των πράξεων. Εκτελέστε μερικές πιο σύνθετες πράξεις, όπως: 66 (τετραγωνική ρίζα του 34) συν (2 επί (3 συν 5)+3 στη δυναμη 3) 67 (1 συν 12 μείον 4) δια (1 συν 3) Αναζήτηση Βοήθειας στο R Μεταβείτε στην ιστοσελίδα και 73 κατατοπιστείτε γενικά για το πώς λειτουργεί η βοήθεια του R Από την κονσόλα του R, αναζητήστε βοήθεια με λέξεις κλειδιά, όπως 76 help.search("t-test") 77 help.search("combination") ή για μια συνάρτηση, π.χ. 'acos', 'exp', help(acos) 81 help(exp) ή μεταβείτε στην ιστοσελίδα του R για γενικές αναζητήσεις 84 help.start() Αναζητήστε βοήθεια στο R για την έκφραση Arithmetic Ακολούθως, επίσης για την έκφραση Arithmetic, αναζητήστε βοήθεια στο R αλλά 89 μόνο στο πακέτο base που είναι ήδη φορτωμένο με την εγκατάσταση του R Αναζητήστε βοήθεια στο R για τη συνάρτηση 'formatc' 92 Ακολούθως εφαρμόστε τις εντολές /3 95 formatc(13/3, digits = 8, format = "f") 96 formatc(13/3, digits = 4, format = "f") 97 formatc(13/3, digits = 8, format = "d") Παρατηρήστε κάθε φορά τη μορφή του αποτελέσματος που εμφανίζεται 100 για την πράξη 13/3. Ακολούθως δοκιμάστε τις εντολές * (13/3) 103 formatc(5*13/3, digits = 8, format = "f") 104 formatc(5*13/3, digits = 4, format = "f") 105 formatc(5*13/3, digits = 8, format = "d")

2 Παρατηρήστε πάλι κάθε φορά τη μορφή του αποτελέσματος που εμφανίζεται 108 για την πράξη 13/3, όταν χρησιμοποιείται η συνάρτηση as.numeric() Εκτελεστε την πράξη 5*(13/3) και εκτυπώστε το αποτέλεσμα με 12 δεκαδικά ψηφία Αναζητήστε βοήθεια στο R για τη συνάρτηση as.numeric() για να δείτε 114 πως ακριβώς αυτή λειτουργεί. Ακολούθως δοκιμάστε τις εντολές: * (13/3) 117 formatc(5* 13/3, digits = 12, format = "f") 118 as.numeric(formatc(5 * 13/3, width=10, digits = 8, format = "f")) 119 as.numeric(formatc(5 * 13/3, digits = 12, format = "d")) Μεταβείτε στην ιστοσελίδα του forum stackoverflow για να δοκιμάσετε την συνάρτηση specify_decimal() που έχει ορίσει ένας χρήστης Εφαρμόστε διαδοχικά τις ακόλουθες εντολές: specify_decimal <- function(x, k) trimws(format(round(x, k), nsmall=k)) 129 specify_decimal(13/3, 5) 130 specify_decimal(5*13/3, 5) 131 as.numeric(specify_decimal(5 * 13/3, 5)) και παρατηρήστε κάθε φορά τη μορφή του αποτελέσματος που εμφανίζεται 134 για την πράξη 13/3, όταν χρησιμοποιούνται οι συναρτήσεις specify_decimal() 135 και as.numeric() Συνέχεια: το R ως αριθμομηχανή, και με εκχώρηση τιμών σε παραμέτρους Δοκιμάστε τις εντολές 141 a <- 10 # assign 10 to 'a' and print a 142 a = 10 # same as above and print a > a # assign 10 to 'a' and print a = a # Wrong! 145 Παρατηρήστε ότι οι τρεις πρώτες εντολές είναι ισοδύναμες Εκτελέστε τις ίδιες πράξεις, όπως στα προηγούμενα παραδείγματα στην ενότητα (1), 148 και αποθηκεύστε (εκχωρήστε) κάθε φορά το αποτέλεσμα σε μια μεταβλητή, 149 π.χ. result, εκτυπώνοντας στην οθόνη κάθε φορά την τιμή της μεταβλητής result. 150 Σκεφτείτε από το αποτέλεσμα κάθε πράξης, τι ακριβώς κάνει η εκχώρηση 151 μιας αριθμητικής τιμής στην μεταβλητή result; * 5^2 # expressions are evaluated, printed automatically and their value is lost 154 x <- 2 * 5^2 # assignments evaluate expressions, passes value to a variable, 155 # but ARE NOT printed automatically 156 print(x) # Need a print comment, to print an assigned value Δοκιμάστε τις εντολές και παρατηρήστε το αποτέλεσμα του τελεστή '==' 159 y <- 2 * 5^2 160 z <- 2 * 5^2 161 z <- 2 * 5^2 162 print(y) 163 x == y 164 y == z Δώστε μερικές εντολές/παραδείγματα των αριθμητικών (+,-,*,/,^ ή **, 167 %/%, %%) και των λογικών και τελεστών σύγκρισης (<, <=, >, >=, ==,!=, 168!x, x y, x&y, istrue(x) ) του R Διανύσματα τιμών μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας 173 τη συνάρτηση συνδυασμού 'c ()'. Δημιουργήστε τα ακόλουθα διανύσματα τιμών με 174 στοιχεία αριθμητικά, χαρακτήρες, λογικές τιμές: 175 vec1 <- c (10, 20, 15, 40) # numeric vector 176 vec2 <- c ("a", "b", "c", NA) # character vector 177 vec3 <- c (TRUE, FALSE, TRUE, TRUE) # logical vector 178 Εξακριβώστε την τάξη τους, με εντολές του τύπου class() Διανύσματα τιμών χαρακτηρίζονται από το μήκος τους (δηλ. το πλήθος των στοιχείων τους). 181 Εξακριβώστε το μήκος του διανύσματος vec1, με την εντολή length() 182 length(vec1) # the length provides the number of elements in the vector Τα επιμέρους στοιχεία ενός διανύσματος τιμών μπορούν να προσπελαστούν με τον δείκτη τους. 185 π.χ. εξακριβώστε ποιο είναι το στοιχείο στη θέση 3 του διανύσματος vec1, 186 με την ακόλουθη εντολή: 187 vec1[3] # element in position Εκτυπώστε το μήκος του διανύσματος vec2, και τα στοιχεία του στη θέση 2 και 190 στις θέσεις 2 έως Εκτελέστε τις επιπλέον ακόλουθες απλές πράξεις: 193 o Εκχωρήστε τις τιμές από 1 έως 5 σε ένα διάνυσμα τιμών (μεταβλητή) x o Υπολογίστε τη μέση τιμή τους, το άθροισμά τους, και την τετραγωνική ρίζα τους 196 και δείξτε τα αποτελέσματα στην οθόνη σας o Εκτελέστε την εντολή 199 xx <- as.character(x) o Υπολογίστε με μια εντολή τις τιμές καθενός εκ των αριθμών στις θέσεις 2 έως 4, 202 στη δύναμη 5 και τυπώστε τα αποτελέσματα στην οθόνη o Υπολογίστε με μια εντολή τις τιμές των λογαρίθμων με βάση το 2, 205 των αριθμών 0.5, 1, 2, 4, o Υπολογίστε με μια εντολή τις τιμές των λογαρίθμων με βάση το 10, 208 των αριθμών 0.1, 1, 10, 100,

3 210 Αναζητήστε βοήθεια στο R για τη συνάρτηση class() Δημιουργήστε μια μεταβλητή 'b' με τιμή , και τυπώστε b. 213 Ακολούθως εκτελέστε τις εντολές: b <- as.character (b) 216 print (b) # prints out the value of b 217 class (b) # character Εξακριβώστε πως μπορείτε να μετατρέψετε μια μεταβλητή χαρακτήρων σε αριθμητική. 220 Δοκιμάστε το με την μεταβλητή 'b' και τυπώστε το αποτέλεσμα Δημιουργήστε ένα διάνυσμα τιμών (π.χ., μια μεταβλητή z) από 1 έως 6 και 223 εξακριβώστε την τάξη του (class) Δημιουργήστε ένα διάνυσμα που περιέχει τα ακόλουθα μικτά στοιχεία {1, 'a', 2, 'b'} και 226 εξακριβώστε την τάξη του (class) Δημιουργήστε μια μεταβλητή 'b' με τιμή , και τυπώστε την τιμή b. 229 Ακολούθως εκτελέστε τις εντολές: 230 c <- as.integer (b) 231 c 232 d <- as.character (b) 233 d 234 c = as.character(b) 235 c 236 c = as.integer(c) 237 c 238 Παρατηρήστε τις μετατροπές σε ακέραιες τιμές ή τιμές χαρακτήρων Αρχικοποιήσετε ένα αριθμητικό διάνυσμα 'numericvector', και εκτυπώστε τα στοιχεία του 241 με τις ακόλουθες εντολές: 242 numericvector <- numeric(100) # length 100 elements 243 numericvector 244 Παρατηρήστε τις τιμές του αριθμητικού διανύσματος Εκχωρίστε στα στοιχεία στις θέσεις 22 και 57 τις τιμές και Εκτυπώστε το διάνυσμα numericvector για να διαπιστώσετε ότι η εκχώριση τιμών έγινε 248 σωστά. 249 Αρχικοποιήσετε και τυπώστε ένα διάνυσμα χαρακτήρων μήκους 26, 250 με την ονομασία 'charhundred' Ορίστε τον χαρακτήρα 'a' στο πρώτο στοιχείο του παραπάνω διανύσματος, 253 και τους χαρακτήρες '123a' και 'abc' στις θέσεις 12 και 30 του διανύσματος Δημιουργήστε ένα διάνυσμα 'myfriends' με κάποια ονόματα (τουλάχιστον πέντε) 256 εικονικών φίλων σας και εκτυπώστε το μήκος του διανύσματος Αποκτήστε τα ονόματα των πρώτων δύο φίλων σας από το παραπάνω διάνυσμα τιμών. 259 Αποκτήστε τα ονόματα για τον 2ο και τον 3ο φίλο σας από το παραπάνω διάνυσμα τιμών Αναζητήστε βοήθεια στο R για τις συναρτήσεις 'sort' και 'order'. 262 Ταξινομήστε τα ονόματα των φίλων σας, κατά αλφαβητική σειρά, 263 χρησιμοποιώντας τις δύο αυτές συναρτήσεις. 264 Κάνετε το ίδιο, ταξινομώντας τα ονόματα με αντίστροφη σειρά Οι συναρτήσεις seq () και rep () χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία προσαρμοσμένων 267 ακολουθιών διανυσμάτων. Αναζητήστε βοήθεια από το R για τον τρόπο χρήση τους. 268 Εκτελέστε ενδεικτικά τις ακόλουθες εντολές: seq (1, 10, by = 2) # diff between adj elements is seq (1, 10, length=25) # length of the vector is rep (1, 5) # repeat 1, five times. 273 rep (1:3, 5) # repeat 1:3, 5 times 274 rep (1:3, each=5) # repeat 1 to 3, each 5 times Δημιουργήστε με χρήση των συναρτήσεων rep και seq 277 την αλληλουχία των στοιχείων: 'a', 'a', 1,2,3,4,5,7,9, Χρήση συναρτήσεων στο R Δοκιμάστε μερικές από τις ενσωματωμένες αριθμητικές ή 282 τριγωνομετρικές συναρτήσεις του R, όπως με τις ακόλουθες εντολές: 283 pi 284 cos(pi) 285 tan(1)-(4.2^(0.3)*175) 286 abs(-7.5^(0.832)+cos(pi/(abs(12)))) exp(pi) 288 x <- c(pi, pi/4, pi/3) 289 cos(x) 290 tan(x/2) 291 sin(x^2) Δημιουργήστε ένα διάνυσμα 'angles' που να περιέχει τις αριθμητικές τιμές γωνιών, 294 από 0 μοίρες έως 180 μοίρες, ανά 10 μοίρες. 295 Μετατρέψτε το διάνυσμα 'angles' σε ένα διάνυσμα 'radians' αντίστοιχων τιμών σε ακτίνια. 296 Υπολογίστε το διάνυσμα yy με τις τιμές της συνάρτησης cos() για τις εν λόγω γωνίες. 297 Αναζητήστε βοήθεια στο R για τη χρήση της συνάρτησης plot() για τη δημιουργία 298 απλών γραφημάτων. Δημιουργήστε ένα γράφημα με την εντολή: 299 plot(radians,yy,type="b") Δημιουργήστε ένα διάνυσμα τιμών, τη μεταβλητή 'rain' που να περιέχει τα 303 ακόλουθα δεδομένα βροχόπτωσης {16, 18, 14, 22, 27, 17, 19, 17, 17, 22, 20, 22} 304 στο Boulder, Colorado (για την περίοδο , σε inches, όπου 1 inch = 2.54 cm) Το αντικείμενο "rain" περιέχει αριθμητικά δεδομένα, και συνεπώς μπορούμε 307 να υπολογίσουμε ορισμένα περιγραφικά στατιστικά στοιχεία. 308 Δοκιμάστε τις ακόλουθες συναρτήσεις mean(), sum() και length(): 309 mean(rain) #returns the average rainfall from in Boulder, CO 310 sum(rain) #returns the total amount of rainfall during the study period 311 length(rain) #returns the length of the list, i.e. the number of years of data

4 Δοκιμάστε να χρησιμοποιήσετε τα αποτελέσματα από τις συναρτήσεις sum() και length() 314 για να υπολογίσετε τη μέση ποσότητα βροχοπτώσεων. 315 Ελέγξτε την απάντησh που πήρατε χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση mean() Υπολογίστε τις αποκλίσεις από τον μέσο όρο για κάθε έτος (σημ. αρνητικές τιμές 318 θα δείχνουν βροχοπτώσεις κάτω από το μέσο όρο). Ακολούθως χρησιμοποιήστε 319 τον τελεστή εκχώρησης για να αποθηκεύσετε αυτές τις αποκλίσεις από 320 τη μέση βροχόπτωση ως ένα νέο αντικείμενο 'raindeviations' Υπολογίστε τα τετράγωνα των εν λόγω αποκλίσεων από τον μέσο όρο και 323 τις τετραγωνικές ρίζες των ετήσιων τιμών των βροχοπτώσεων Μπορείτε να δημιουργήσετε τη δική σας συνάρτηση mymean() στο R, 326 η οποία να υπολογίζει τη μέση βροχόπτωση από τα αποτελέσματα 327 από τις συναρτήσεις sum() και length() Ορίστε την ακόλουθη δική σας συνάρτηση mymean() ως εξής: 330 mymean <- function(somedata) { return(sum(somedata)/length(somedata)) } # Στον κώδικα που χρησιμοποιείται για τον ορισμό της συνάρτησης, ο όρος (μεταβλητή) 333 # "somedata" είναι απλά ένας κάτοχος θέσης - όχι ένα πραγματικό αντικείμενο της R. 334 # Υποδηλώνει το αντικείμενο που ο χρήστης θα περάσει στη συνάρτηση mymean() Συγκρίνετε τις μέσες τιμές βροχώπτωσης, όπως αυτές υπολογίζονται από τη βασική 337 συνάρτηση mean() του R και τη δική σας συνάρτηση mymean() - Θα πρέπει να είναι 338 ιδιες. 339 Θεωρείστε αντίστοιχα μηνιαία δεδομένα βροχοπτώσεων, σε εκατοστόμετρα, στην 340 Αθήνα {23, 31, 17, 12, 9, 20, 10, 12, 3, 5, 1, 1}. 341 Υπολογίστε (και συγκρίνετε) τη μέση βροχόπτωση, και τις αποκλίσεις από το μέσο όρο για την Αθήνα, 342 χρησιμοποιώντας τόσο τις βασικές συναρτήσεις του R, όσο και 343 της συνάρτησης σας 'mymean' Πρακτικά, εφόσον η συνάρτηση mean() υπάρχει ήδη στο R, η δημιουργία της 346 συνάρτησης mymean() που δημιουργήσατε δεν είναι τόσο χρήσιμη. 347 Ωστόσο, αν θέλαμε να μετατρέψουμε τα δεδομένα βροχόπτωσής από inches σε εκατοστά, 348 μια συνάρτηση in_to_cm() για να γίνει αυτή η μετατροπή μπορεί να είναι χρήσιμη. 349 Μπορείτε να το κάνετε αυτό χρησιμοποιώντας μια εντολή ορισμού της συνάρτησης 350 in_to_cm() στην μορφή: in_to_cm <- function(somedataininches){ return( ) } Διαμορφώστε κατάλληλα τον ορισμό της εν λόγω συνάρτησης και ακολούθως 355 με τη χρήση της μετατρέψτε τις προαναφερόμενες τιμές βροχόπτωσης στο Boulder, 356 και στην Αθήνα σε εκατοστά και αποθηκεύστε τις στα διανύσματα 'rain_cm_boulder' 357 'rain_cm_athens'. Mε τη βοήθεια της συνάρτησης 'mymean' υπολογίστε, 358 σε εκατοστόμετρα, τις μέσες τιμές βροχόπτωσης και aκολούθως, τις αποκλίσεις 359 των αντίστοιχων τιμών από το μέσο όρο βροχόπτωσης της εκάστοτε περιοχής Για να δείτε τι αντικείμενα χρησιμοποιείτε στο R μέχρι αυτό το σημείο της 362 συνεδρία σας, χρησιμοποιείστε την εντολή: 363 ls( ) # The ( ) is required, even though there are no arguments Τι είναι ένα πακέτο R και πώς να το εγκαταστήσετε; Φορτώστε ένα από τα βασικά πακέτα R (π.χ., το πακέτο car εν προκειμένω) 370 install.packages ("car") # install car package Όταν το πακέτο είναι εγκατεστημένο, πρέπει να το αρχικοποιήσετε για να μπορέσετε 373 να καλέσετε τις συναρτήσεις και τα σύνολα δεδομένων που το συνοδεύουν. 374 Εκτελέστε τις ακόλουθες εντολές: library (car) # initialise the pkg 'car' 377 require (car) # another way to initialise 378 library () # see list of all installed packages 379 library (help=car) # see info about 'car' pkg Μπορείτε να δημιουργήσετε μια σειρά από απλά έτοιμα demo γραφήματα, 382 εκτελώντας τις ακόλουθες εντολές: 383 demo(graphics) # Type <Enter> for each new graph 384 library(lattice) 385 demo(lattice) Δημιουργήσετε μια σειρά από απλά έτοιμα demo γραφήματα εικόνων, 388 εκτελώντας τις ακόλουθες εντολές: 389 demo(image) 390 demo(persp) Το R, με την εγκατάστασή του έχει διαθέσιμα κάποια βασικά σέτ δεδομένων. 393 Δοκιμάστε την ακόλουθη εντολή για να δείτε ποια είναι αυτά: 394 data() Επιλέξτε/φορτώστε ένα από τα πακέτα, π.χ. το 'sunspots', και τυπώστε 397 τα πρώτα και τα τελευταία 10 στοιχεία του, με τις ενδεικτικές εντολές 398 data(sunspots) 399 head(sunspots,10) 400 tail(sunspots,10) Επιλέξτε κάποιο άλλο σετ διαθέσιμων δεδομένων, π.χ. quakes, islands 403 Αναζητήστε βοήθεια στο R, πως να δείτε μερικά από τα πρώτα ή 404 τελευταία στοιχεία των εν λόγω σετ δεδομένων και εκτυπώστε τα Κλείστε την τρέχουσα συνεδρία του R Εκτελέστε την ακόλουθη εντολή 410 "This is the end of my Homework #1. My Name is:" Αποθηκεύστε τα δεδομένα 'sunspots' και όλες τις εντολές της συνεδρία σας 413 save(sunspots,file="sunspots.rdata") 414 save.image(file = "entirel2session.rdata") 415

5 416 Ερευνήστε το ιστορικό της τρέχουσας συνεδρίας σας και 417 δημιουργήστε ένα.history αρχείο 418 history() # View most recent R commands 419 help(history) # Ζητήστε βοήθεια για τη χρήση της εντολής 'history()' 420 history(200) # Δείτε τις τελευταίες 200 εντολές που εκτελέσατε στη συνεδρία σας 421 savehistory(file = "hwk_1.rhistory") # Save to file 'hwk_1.rhistory' Από προεπιλογή, όταν τερματίζετε με την εντολή q() μια συνεδρία 424 του R,θα ερωτηθείτε εάν θέλετε να αποθηκεύσετε τα περιεχόμενα του 425 χώρου εργασίας του R. Αν επιλέξετε ναι, θα δημιουργηθούν δύο αρχεία 426 στον τρέχοντα κατάλογο εργασίας, με επεκτάσεις.rdata και.rhistory, 427 τα οποία θα είναι ίδια με εκείνα που δημιουργήθηκαν με τις παραπάνω 428 εντολές 'save.image' και 'savehistory'.