ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΙΙ Δρ. Π. Νικολαΐδου
Προγραμματίζοντας στη γλώσσα R Εισαγωγή ( 1 ο Μάθημα )
Βασικές εντολές - λειτουργίες Μπορούμε να διαγράψουμε το περιεχόμενο της R κονσόλας επιλέγοντας Edit>Clear Console. Για να εκτελεστεί μια εντολή την πληκτρολογούμε και μετά πατάμε το πλήκτρο Enter. Πριν τα αποτελέσματα τα οποία δίνει το πρόγραμμα μετά την υποβολή των εντολών από το χρήστη προηγείται το [1]. Για παράδειγμα, > 4*3 [1] 12
Βασικές εντολές - λειτουργίες Αν η εντολή είναι μεγάλη και δεν χωρά σε μια γραμμή ή όταν καταχωρηθεί μια μη πλήρης εντολή εμφανίζεται το σύμβολο + στην επόμενη γραμμή για να καταχωρηθεί το υπόλοιπο μέρος της εντολής. Μια γραμμή μπορεί να έχει μέχρι 128 χαρακτήρες.
Βασικά στοιχεία σύνταξης εντολών Η σύνταξη εκφράσεων στη γλώσσα R γίνεται χρησιμοποιώντας αλφαριθμητικές εκφράσεις. Tο σύνολο των χαρακτήρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στις εκφράσεις εξαρτάται από το λει- τουργικό σύστημα και τη χώρα εντός της οποίας εκτελείται το R. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν τα σύμβολα. και _. Ένα όνομα μπορεί να ξεκινά με. ή με ένα γράμμα, αλλά αν ξεκινά με. ο δεύτερος χαρακτήρας δεν μπορεί να είναι αριθμός. Υπάρχει διάκριση πεζών και κεφαλαίων γραμμάτων (case sensitive) και επομένως το b και το B είναι διαφορετικά σύμβολα
Βασικά στοιχεία σύνταξης εντολών Οι στοιχειώδεις εντολές (commands) μπορεί να είναι είτε εκφράσεις (expressions), είτε εκχωρήσεις (assignments). Οι εκφράσεις υπολογίζονται, εμφανίζονται στην οθόνη και η τιμή τους στη συνέχεια χάνεται. Για παράδειγμα, > exp(1)+1 [1] 3.718282
Βασικά στοιχεία σύνταξης εντολών Μια εντολή εκχώρησης δύναται να υπολογίσει μια έκφραση, καταχωρεί το αποτέλεσμα σε μια μεταβλητή (αντικείμενο object) με τη βοήθεια του συμβόλου εκχώρησης <- (ή ισοδύναμα μετο = ), αλλά δεν το εμφανίζει στην οθόνη εκτός και αν ζητηθεί. Για παράδειγμα > x <- 3+4 > x [1] 7
Βασικά στοιχεία σύνταξης εντολών Κάθε εντολή καταχωρείται συνήθως σε ξεχωριστή γραμμή. Μπορούμε να καταχωρήσουμε αρκετές εντολές σε μια γραμμή αρκεί να διαχωρίζονται με το σύμβολο ;.Για παράδειγμα > sqrt(81);y <- log(10, base=exp(1));y;z <- exp(y);z [1] 9 [1] 2.302585 [1] 10
Αριθμητικοί τελεστές + πρόσθεση - αφαίρεση * πολλαπλασιασμός / διαίρεση ˆ ή ** ύψωση σε δύναμη %/% Ακέραιο μέρος διαίρεσης %% Υπόλοιπο διαίρεσης
Λογικοί τελεστές και τελεστές σχέσεων & - και - ή! - όχι == - ίσο με!= - άνισο από < - μικρότερο από <= - μικρότερο ή ίσο από > - μεγαλύτερο από >= - μεγαλύτερο ή ίσο από
Βασικές συναρτήσεις sqrt(x) - Τετραγωνική ρίζα abs(x) - Απόλυτη τιμή (ή μέτρο) sin(x), cos(x), tan(x) - Τριγωνομετρικές συναρτήσεις asin(x), acos(x), atan(x) - Τόξα τριγωνομετρικών συναρτήσεων factorial(x) Παραγοντικό choose(n,x) - Διωνυμικός συντελεστής (n ανά x) exp(x) - Εκθετική συνάρτηση
Βασικές συναρτήσεις log(x) - Λογάριθμος (φυσικός) log b(x),log(x,b) - Λογάριθμος με βάση το b gamma(x) - Συνάρτηση Γάμμα floor(x) - Μικρότερος ακέραιος >= x ceiling(x) - Μεγαλύτερος ακέραιος <= x round(x, digits=n) - Στρογγυλοποίηση signif(x, digits=6) - Σημαντικά ψηφία
Εντολή εισόδου: Για την είσοδο δεομένων στη γλώσσα R χρησιμοποιούμε την εντολή readline: x = readline() Το πρόγραμμα περιμένει από το χρήστη να εισάγει μία τιμή, την οποία στη συνέχεια εκχωρεί στη μεταβλητή x. x = readline(prompt= Παρακαλώ εισάγεται μία τιμή ) Το πρόγραμμα παροτρύνει το χρήστη να εισάγει μία τιμή, την οποία στη συνέχεια εκχωρεί στη μεταβλητή x.
Εντολή εξόδου Για την εμφάνιση αποτελεσμάτων η γλώσσα R χρησιμοποιεί την εντολή print. Για παράδειγμα, print(x) Η συγκεκριμένη εντολή εμφανίζει την τιμή της μεταβλητής x. print( x ) Η συγκεκριμένη εντολή εμφανίζει τη λέξη x print(paste( x=,x))
R Συντάκτης (1) Όταν ο όγκος των εντολών είναι μεγάλος τότε συμφέρει να εισάγονται με χρήση του παραθύρου του R συντάκτη (R Editor) επιλέγοντας File>New script.... To πλεονέκτημα του R συντάκτη είναι ότι μπορούμε να γράψουμε όσες εντολές θέλουμε και μετά να εκτελέσουμε όσες από αυτές θέλουμε αρκεί να τις επιλέξουμε (μαρκάρουμε) και να πατήσουμε Ctrl+R. Εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το μενού Edit (Run line or selection, Run all). Τα αποτελέσματα που προκύπτουν εμφανίζονται στην R κονσόλα.
Παρατηρήσεις Για να «τρέξετε» τον παραπάνω κώδικα πρέπει να τρέξετε τις 2 πρώτες εντολές μεμονωμένα για να εισαχθούν τα κατάλληλα δεδομένα. Παρατηρήστε το ρόλο που παίζει το πάνω δεξιά πλαίσιο.
Συναρτήσεις Μια συνάρτηση καλείται συνήθως γράφοντας το όνοµα της ακολουθούµενο από µια λίστα ορισµάτων. Για παράδειγµα, >plot(fdeaths) Οι µαθηµατικές πράξεις είναι συναρτήσεις µε δύο ορίσµατα τα οποία έχουν ειδικό κάλεσµα.
Εντολή εκχώρησης Ενα από τα σύµβολα που χρησιµοποιείται πιο συχνά είναι το σύµβολο εκχώρησης <-, το οποίο καταχωρεί σε μία μεταβλητή συγκεκριμένες τιμές (π.χ. αριθµό, διάνυσµα, πίνακα, πλαίσιο δεδοµένων κ.α.) ή αποτελέσµατα πράξεων. > x<-4 > x [1] 4 Αξίζει να σηµειωθεί ότι η R είναι ευαίσθητη στα κεφαλαία γράµµατα. Αυτό σηµαίνει οτι το x και το X είναι διαφορετικά αντικείµενα.
Βασικά σύμβολα και εντολές Το σύµβολο δείκτη [, χρησιµοποιείται για να εξάγει υποσύνολα από ένα αντικείµενο. Για παράδειγμα, > letters [1] "a" "b" "c" "d" "e" "f" "g" "h" "i" "j" "k" "l" "m" "n" "o" [16] "p" "q" "r" "s" "t" "u" "v" "w" "x" "y" "z" > letters[3] [1] "c "
Βασικά σύμβολα και εντολές Υπάρχει επίσης η δυνατότητα να υπολογίσουμε την τιμή μιας λογικής έκφρασης. Για παράδειγμα, > j <- 1:26 > j<5 [1] TRUE TRUE TRUE TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE [11] FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE [21] FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE
Τύποι δεδομένων Κάθε έκφραση της R ερµηνεύεται από τον αξιολογητή και επιστρέφει ένα αντικείµενο δεδοµένων. Τα αντικείµενα δεδοµένων έχουν τις παρακάτω µορφές : λογική (logical) αριθµητική (numeric) µιγαδική (complex) κειµένου (character) Οι µορφές είναι γραµµένες από αυτήν που παρέχει την λιγότερη πληροφορία εώς εκείνη που παρέχει την περισσότερη πληροφορία.
Πακέτα Όλες οι συναρτήσεις (functions) και τα σύνολα δεδομένων (datasets) που χρησιμοποιεί το R είναι αποθηκευμένα σε πακέτα (packages). Οι συναρτήσεις και τα σύνολα δεδομένων ενός πακέτου είναι διαθέσιμα για χρήση μόνο όταν φορτωθεί το πακέτο. Για να δούμε ποια πακέτα είναι εγκατεστημένα χρησιμοποιούμε τη συνάρτηση library και για να δούμε ποια έχουν φορτωθεί χρησιμοποιούμε τη συνάρτηση search.
Πακέτα Για να πάρουμε πληροφορίες για ένα πακέτο εκτελούμε την εντολή library(help=όνομα πακέτου). Για παράδειγμα library(help=survival) Για να φορτώσουμε ένα πακέτο χρησιμοποιούμε τη συνάρτηση library(όνομα_πακέτου) ή εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη διαδρομή Packages>Load package....
Άσκηση 1 Δημιουργήστε έναν φάκελο Exercises στον οποίο θα αποθηκεύεται τις ασκήσεις σας. Πληκτρολογήστε ότι ακριβώς βλέπετε στην επόμενη εικόνα στην επάνω αριστερά πλαίσιο (editor) Στο τέλος αποθηκεύεστε το αρχείο στο φάκελο που δημιουργήσατε ως ext.r (file -> Save as). ( Αν σας ζητήσει encoding επιλέξτε utf-8) Θα πρέπει να μην παραλείψετε τίποτα από όσα δείχνει η εικόνα. Εάν υποθέσουμε ότι ξεχνάτε ένα «, τότε η R δεν θα μπορέσει να διαβάσει όπως πρέπει τον κώδικα και θα μας βγάλει error. Όταν τελειώσετε πατήστε Ctrl + A (επιλέγετε όλον τον κώδικα) και Ctrl + Enter ή Run.
Παρατηρήσεις Στην R μπορείτε να σχολιάσετε τον κώδικά σας, δηλαδή να γράψετε προτάσεις που να εξηγούν συγκεκριμένα σημεία του ώστε να τα καταλαβαίνετε καλύτερα ή σε περίπτωση που διαβάσουν άλλοι τον κώδικα να μπορούν να καταλάβουν γρήγορα τι ακριβώς κάνει. Γενικά το να γράφει κάποιος σχόλια στον κώδικά του είναι μια πολύ καλή συνήθεια και θα μπορούσε να φανεί πολύ χρήσιμη σε περίπτωση που βγούν errors για να ανακαλύψετε που κάνατε λάθος.
Άσκηση 2 Γράψτε τα παρακάτω στον editor(source) και αποθηκεύστε τα με το όνομα exer2.r Μόλις τελειώσετε πατήστε Ctrl+A και στη συνέχεια Run. (Διαφορετικά πατήστε το κουμπί Source) Τι γίνεται εάν δεν πατήσετε Ctrl + A και μετά Run, αλλά μόνο Run; Παρατηρήστε την τελευταία εικόνα και προσπαθήστε να καταλάβετε γιατί μετά από κάθε string υπάρχει το [1] string και στα σχόλια που κάνω δεν συμβαίνει το ίδιο; Βάλτε μπροστά από ένα string το σύμβολο #. Τι συμβαίνει όταν τρέχετε τον κώδικά;
Εξάσκηση Γράψτε ένα script στο οποίο θα υπάρχουν τα παρακάτω βήματα δίπλα στην επίλυση του κάθε βήματος να εξηγείτε με σχόλια ποιο ερώτημα είναι 1. Γράψτε σε σχόλια «Εργαστήριο 1». 2. Γράψτε σε μορφή string το ονοματπώνυμό σας και τον αριθμό μητρώου σας. 3. Ζητήστε με κατάλληλα μηνύματα και εισάγεται μέσω των μεταβλητών weight και height το βάρος και το ύψος σας.