R语言与统计分析ppt课件.ppt

R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ 资料与文献 网站 统计分析软件包lR的运行平台 R_GUI R_Commander R_WinEdt R_ESS+XEmacsR语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Verzani, Simple R Using R for Introductory Statistics, 2002 http:/www.math.csi.cuny.edu/Statistics/R/simpleR/index.htmlJ.H. Maindonald, Using R for Data Analysis and Graphics An Introduction, 2001Julian J. Faraway, Practical Regression and ANOVA Uing R, 2002http:/www.stat.lsa.umich.edu/faraway/快速入门：http:/www.stat.lsa.umich.edu/faraway/ stat500/introR.html S. Chatterjee, A.S. Hadi & B. Price, Regression Analysis by Example, 3rd Ed., John Wiley & Sons, 2000http:/www.ilr.cornell.edu/hadi/RABE/ (印影版，中国统计出版社，2003)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Venables Robert Gentleman Ross Ihaka R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Bell实验室的Rick Becker, John Chambers,Allan Wilks开发)的一种方言(dialect) 之一，另一则为S-plus.一种软件，是集统计分析与图形直观显示于一体的统计分析R作为一个计划(project)，最早(1995年)是由Auckland大学统计系的Robert Gentleman和Ross Ihaka开始编制，目前由核心开发小组(R Development Core Team 以后用R DCT表示)维护，他们完全自愿、工作努力负责，并将全球优秀的统计应用软件打包提供给我们。我们可以通过计划的网站(http:/www.r-project.org)了解有关的最新信息和使用说明，得到最新版本的软件和基于的应用统计软件包. R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 而S-Plus尽管是非常优秀的统计分析软件，可是你需要支付一笔$US .R可以在运行于UNIX, Windows和Macintosh的操作系统上 .R嵌入了一个非常实用的帮助系统.R具有很强的作图能力.我们将程序容易地移植到S-Plus程序中，反之的许多过程直接或稍作修改用于.通过语言的许多内嵌统计函数，很容易学习和掌握R语言的语法.我们可以编制自己的函数来扩展现有的语言(这就是为什么它在不断等级完善!).R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ R主页主页: http:/www.r-project.orgCRAN (Comprehensive R Archive Network), http:/cran.r-project.orgCRAN的镜像站点的镜像站点 http:/cran.r-project.org/mirrors.htmlUCLA提供的关于R与S-Plus的联接，具有搜索功能 http:/statcomp.ats.ucla.edu/splus/default.htm李东风主页提供了的Windows版本 http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ - 稳妥(分布)广义回归分析tseries 时间序列分析 VaR 风险值分析matrix 矩阵运算cinterface C与R的接口foreign 读写由S, Minitab, SAS, SPSS, Stata等软件的数据normix 混合正态分布分析nortest 正态分布的Anderson-Darling检验MCMCpack 基于Gibbs抽样的MCMC抽样方法 fracdiff 分数差分模型的极大似然估计 还有很多R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 随软件所附pdf文档(help-manuals),随版本更新:W.N. Venables, D.M. Smith and the R DCT: Introduction to R - Notes on R: A Programming Environment for Data Analysis and Graphics, 2003.http:/bayes.math.montana.edu/Rweb/Rnotes/R.htmlR DCT, The R Environment for Statistical Computing and Graphics - Reference Index,2003.R DCT, R Data Import/Export, 2003.R DCT, R Language Definition,2003R DCT, Writing R Extensions,2003R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Hornik, R FAQ, Version 1.8-1, 2003-10-07 B. D. Ripley, R for Windows FAQ, Version for rw1080R Html Help, Statistical Data Analysis 其它PDF/HTML文件：Kickstarting R, http:/cran.r-project.org/doc/contrib/ Lemon-kickstart/R examples, Alison Gibbs, http:/www.utstat.toronto.edu/alisong/Teaching/ Winter04/Sta248/Rex.html R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Wang, Introduction to R for Statisticians,2004J.H. Maindonald, Using R for Data Analysis and Graphics An Introduction, 2001J.H. Maindonald, Using S-PLUS for Data Analysis and Graphics, 2001Emmanuel Paradis, R for beginners Jonathan Baron, R reference card Bret Larget, R for Introductory Statistics, 2002W. N. Venables and B. D. Ripley，Modern Applied Statistics with S，4th Ed., 2002 http:/www.stats.ox.ac.uk/pub/MASS4/R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Dalgaard, Introductory Statistics with R, Springer, 2002John Maindonald, John Braun, Data Analysis and Graphics Using R - An Example-based Approach, Cambridge University Press,2003John Fox, An R and S-Plus Companion to Applied Regression, Sage Publications, Inc., 2002R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ GUI (graphic users interface)的主窗口, 它由三部分组成主菜单工具条R console (R的运行窗口)R console你的主要工作是在这里通过发布命令来完成的,包括数据集的建立,数据的分析,作图等.在这里你可以得到在线帮助help.start() HTML格式的关于R的帮助文件help() 得到相应函数的帮助,例如help(plot)demo() 得到R提供的几个示例q() 退出R 同Matlab类似，用右shift键可以重现以前的命令R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ R code Load image Save imageCopy and PasteStop current computationSource R code 执行R文件(*.R或*.r)Save image 保存工作空间,文件名为*.RDataLoad image 打开已有的工作空间Stop current computation中止当前计算(由于超时等原因)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ (帮助文件)作者: John Fox (jfoxmcmaster.ca)版本：Rcmdr Version 0.9-0 安装Rcmdr是R的一个宏包，它还需要宏包car的支持在加载Rcmdr宏包之前，需要先安装宏包carRcmdr仅在单文件RGui (SDI)下工作，这可通过RGui的Edit=GUI preferences进行设置(注：好象均可?)运行安装宏包car在RGui下通过Packages=Load packages加载Rcmdr宏包R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ Commander是一个交互式菜单/对话框系统(menu/dialog-box interfaces)，用于进行数据的读、写、转换及常用的统计分析作者还添加了线性与广义线性模型等统计分析工具 结构与使用(具体见Rcmdr的Getting Started部分)R Commander窗口由一些菜单及按钮组成菜单的下方是一个log/script窗口通过菜单的对话框将命令发送到RGUI中，以完成某一项统计分析这些命令同时在log窗口中显示出来它们可以被重新编辑修改，并可通过Rcmdr窗口右下角的Submit按钮再一次发送给R执行命令指向一个当前的或者活动的数据集.一旦读入一个新的数据集，它就是活动的注：通过Data=Import data加载数据集，其名字及路径不能含有中文,而中R GUI中是允许的!R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Commander的菜单R Commander 菜单树(Menu Tree)(点击)R Commander的信息反馈(information field)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 安装与使用作者: Uwe Ligges (liggesstatistik.uni-dortmund.de) 版本：RWinEdt Version 1.6.0必备软件R: http:/cran.r-project.org/WinEdt5.x: http:/ (或CTeX2.3.x)R-WinEdt: http:/cran.r-project.org/contrib/extra/winedt/R_WinEdt的安装将R_WinEdt压缩软件释放到WinEdt的pluginsR-WinEdt目录下双击install.exe文件进行进行安装,由此会在WinEdt目录下自动生成R.ini(此目录还有winedt.exe!)在此我们假定大家已安装了CTeX2.3.x,并进行缺省安装，也即WinEdt在 C:CTeXWinEdt 目录下R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 为了同时可以使用LaTeX/CTeX和R_WinEdt，在桌面上复制一个WinEdt快击键，并命名为R_WinEdt;右击R_WinEdt快击键，选择属性，然后在“目标(T)”中输入 C:CTeXWinEdtWinEdt -C=R-WinEdt -e=r.ini(并不必须)如果每次运行R都想加载某个/些软件包或函数，则可对R主目录下etc下的.Rprofile进行修改,如每次加载simple宏包就可使用下面的设置library(simple)options(editor=c:/program files/winedt/winedt-c=R-WinEdt-edit -e=r.ini -V)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 界面R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 菜单R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 与RGui共同运行- 具有WinEdt的强大功能 (如Delimiter检查, 高级搜索, 书签,宏, 缩进与注释的对齐等) - 语法高亮显示(Syntax-Highlighting) - 同时可以编辑多个R程序- 设置简单快速的按钮与快击键- 将窗口中的代码(script)发送到R中运行- WinEdt中选中的代码(code)发送到R中运行- 单行代码(script)发送到R中运行- 及时更新历史命令记录文件 .Rhistory，以便重复使用旧的命令- 提供衫的模块,如: for(_ in _)_R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 菜单与热键# Command Hot Key Menu Icon 说明#-# Brackets Check Ctrl+F12 括号配对检查# R History ALT+H R HIST. 保存历史记录# R-line - and go ALT+L 单行发送# R-line Ctrl+ALT+L 单行发送并返回# R- R-paste - and go ALT+P R-PASTE 选中后发送# R- R-paste Ctrl+ALT+P 选中后发送并返回# R- R-source - and go ALT+S R-SOURCE R文件发送(先打开)# R- R-script Ctrl+ALT+S R SCRIPT R文件发送并返回# function Ctrl+Alt+F 生成函数框架# for Ctrl+Alt+O 生成for循环框架# if Ctrl+Alt+I 生成if框架# ifelse Ctrl+Alt+E 生成ifesle框架# 系统=高级=环境变量 中新建/添加). 另一方法： 用纯文本修改文件Rini.el中的关于R的搜索，即 (setq-default inferior-R-program-name “c:/Program Files/rwxxxx/bin/rterm.exe”)-也即只要去掉之前的分号(;).修改桌面图标XEmacs的属性: 在快捷方式的”目标”下添加 -q -l “c:.xemacsRinit.el“, 在”起始位置”添加存放文件的目录.R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ -了解XEmacs视窗不是问题的问题:每次打开R_XEmacs可能会弹出信息“Initialization complete”,只要点击OK键就行了.安装后初次使用会在屏幕的底部(“minibuffer”中)出现当前窗口无法打开 .Rhistory 的信息. 此记录历史命令的文件会在正常退出R与ESS时建立(但只在下面窗口提示符后直接输入一个或多个命令后!)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ Fox将Xemacs主窗口(实际上称为frame)分为二个子窗口,上下分开(见上图所示).在Xemacs主窗口的上方还有一个菜单条(menu bar)和一个工具条(toolbar),其内容会随缓冲区(buffer)主模式(major mode)而变化.你可以通过光标在上下子窗口中转换观察菜单与工具条的变化.J. Fox为R提供了专门的工具条与菜单,非常便于使用(后面介绍).上面的子窗口显示*scratch*缓冲区,其中你可以输入R命令.顾名思义, *scratch*缓冲并非永久性的,当然你可以将其内容保存在文件中.下面的子窗口显示R经Emacs运行的结果,在此缓冲区中你也可以直接输入R命令.R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ line),显示的缓冲的状态,其中包括:1)缓冲的名字 2)缓冲的主模式(或次模式) 3)窗口在缓冲中的位置.o上面的子窗口包含*scratch* buffer,处于ESSS主模式(主模式由文件的扩展名所决定. S指S语言,当打开扩展名 为 .r, .R, .s, .S, .q的S语言源代码时,均处于ESSS主模式中),显示所有(ALL)缓冲内容现在是空的.o下面的子窗口包含*R* buffer, 处在iESS (inferior ESS 之所以你它是inferior,因为它是受Emacs控制的!), 目前处在缓冲的底部(Bot). 你可以滑动游标观察其位置的变化.指针(point): Emacs的光标,它与通常的光标还是有所差异,不过John Fox在ESS模式下按Windows的习惯进行了修改.在窗口的下方是一个单行的小窗口,称为minibuffer(小缓冲),主要用于信息显示,其次若你要输入Emacs命令,它们会显示在minibuffer中,最后一命令(如搜索和替换)的响应在此完成.R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ - R_XEmacs视窗Paste to R(粘贴至R)按钮 - 将上面子窗口中的命令送到下面子窗口中执行Paste line 执行光标所在行Paste paragraph 执行光标所在段落(其中不含空行) Paste function 执行已定义的光标所在的函数Paste region 执行用鼠标标记的区域Source to R 执行上面子窗口(缓冲区)中的所有命令o对于R源文件在执行之前会重新保存更新的代码o对于*scratch* buffer中的代码保存后才能执行o(不同于前的几种方式)R文件中的源代码的执行过程不在下面的子窗口中显示出来! 注意:首次使用会在minibuffer中出现Process to load into: R,按回车键继续 Stop 中止当前计算(如由于超时)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Fox特地为R设计的R子菜单.R子菜单本身包括三个子菜单oFile 文件oPackages 宏包oMisc 其它它们的功能与R GUI的类似R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ R code 打开对话框以选择源文件Save workspace 将R的工作空间存入文件Load workspace 加载保存的工作空间Change R directory 改变工作空间(指R运行过程空间, 并非指上面子窗口的源文件目录)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ package 加载R宏包,纳入搜索目录Install package from CRAN 从CRAN处选择下载安装宏包(需要internet连接！)Install package from local zip file 从本地计算机或网络宏包(zip压缩文件) Update packages from CRAN 从CRAN处更新宏包 搜索所有安装宏包的新版本, 下载并安装R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ all objects 删除R工件空间中所有的对象List objects 列出R工作空间中的对象Display path 列出R的搜索路径File=Exit R/Xemacs菜单Quit saving R workspace 在当前的R目录中保存工作空间Just quit 不保存R工作空间直接退出R,系统会 提醒你是否真的不保存修改的缓冲R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 命令或运算提示符+ 续行符基本算术运算+加号 - 减号* 乘号/ 除号 乘方赋值符= 或 3+53-53/535x=5?plothelp(plot)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 上海师范大学(2004年2月)http:/ 或 : 若向量(序列)具有较为简单的规律rep() 若向量(序列)具有较为复杂的规律c() 若向量(序列)没有什么规律例子：1:10seq(1,10,by=0.5)seq(1,10,length=21)rep(2:5,2)rep(2:5,rep(2,4)x=c(42,7,64,9)length(x)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ rule)1:2+1:41:4+1:7111212224231344246 111222241333624448351564626873710 R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 提取向量中对应的元素负的下标 去掉向量中对应的元素逻辑运算 提出向量中元素的值满足条件的元素注：R中向量的下标从1开始，这与通常的统计或数学软件 一致而象C语言等计算机高级语言的向量下标则从0开始！例子：x = c(42,7,64,9)x1x-2xc(1,4)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ #值大于10的元素逻辑值 1 TRUE FALSE TRUE FALSExx10 #值大于10的元素 1 42 64xx10 #产生(0,1)上100个均匀分布随机数y = runif(100, min = 0, max = 1)sum(ysum(yyx=c(42,7,64,9)y=1:4z.df=data.frame(cbind(INDEX = y, VALUE = x)z.dfINDEX VALUE1 1422 2 73 3644 4 9注 .df 只是为了提醒自己z.df是一个数据框架 INDEX和VALUE是重新命名的向量名字R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ foorow, column其中 foo 数据框架的名称 row 需要提出取的行号 column 需要提出取的行号例子(续上一例) z.df1, # 提取第一个观测(第一行) INDEX VALUE 1 1 42 z.df,1 #提取第一列(第一个变量的值)1 1 2 3 4 z.df2,1 #提取第二行第一列的元素1 2R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ = list(x = 1:6, y = matrix(1:4, nrow = 2)foo $x 1 1 2 3 4 5 6 $y ,1 ,2 1, 1 3 2, 2 4R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ foo$xfoo1foo1 例子foo$yfoo2foo2foo12foo$y2foo$y4R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 作用: 避免除零或负数的对数等数学问题形式1： if (条件) 表达式1 else 表达式2形式2 常优于形式1！ifelse(条件, yes, no)试比较下面的三个结果：x = c(6:-4) sqrt(ifelse(x = 0, x, NA) ifelse(x = 0, sqrt(x), NA) if (x = 0) sqrt(x) else NAR语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ #若知道终止条件for (变量 in 向量) 表达式while() #若无法知道运行次数while(条件) 表达式两者通常可以转换例1试比较两种方法for (i in 1:5) print (1:i)i=1while(i 和+,而源程序中是不需要的！R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ n = 3044 a = c(rep(1, 2 * n), rep(2, 2 * n) t = c(rep(1, n), rep(2, n), rep(2, n), rep(1, n) g = rep(rep(1:1522, rep(2, 1522), 4) y = rnorm(4 * n, mean = 4.13, sd = 0.75) ybar = data.frame(A = factor(a), G = factor(g),+ T = factor(t), Intensity = y) attach(ybar) ybar1:10, # 查看ybar的前10行 res.mat = matrix(0, 1522, 8, byrow = TRUE) coef.mat = matrix(0, 1522, 4, byrow = TRUE) for(i in 1:1522) + gene.aov = aov(Intensity A + T + A * T,+ sub = G = i)+ res.mati, = residuals(gene.aov) # 保存ANOVA分析的残差+ coef.mati, = coef(gene.aov) # 保存ANOVA分析的方差系数+ res.mat1:10, #查看残差的前10行 coef.mat1:10, #查看方差系数的前10行R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ -见Ko-Kang Wangs “R Programming Workshop”, pp9-11 (Gamma函数作图)Vector_1.R 没有使用向量和循环的源程序Vector_2.R 使用for循环改进后的源程序Vector_3.R 使用向量化后源程序R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 变量名 = function( 变量列表 ) 函数体函数引用: 变量名(变量的值)函数可以递归引用，但不提倡！例子 使用gamma函数求n!factorial = function(n) + if (n=0) gamma(n+1) + else print(“Please input a positive integer!) + factorial(6) factorial(-6)R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 用于处理用户输入不正确的类型而可能出现的错误warning() 若错误不严重以至影响整个计算stop() 若错误可能导致计算中止print() 显示必要的信息formatC() 数值作为字符串输出cat() 字符串联，可以插入n(换行)及t(tab键)paste() 字符粘贴(非字符型自动转换)例子：cat(R, is,a good, software.n) formatC(1/3, format = f, digits = 4) formatC(1/3, format = e, digits = 4)paste(1:12) # 与as.character(1:12)等价paste(A, 1:6, sep = )paste(today is, date()R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 你的程序应该具有可读性(readability)可理解性(understandability)习惯之一：行前缩进(Indentation),在此推荐使用软件WinEdt = 已开发了基于WinEdt的R使用平台(X)Emacs =已开发了基于(X)Emacs的R使用平台UltraEdit习惯之二：增加注释(Commenting),它是你的帮助 R中使用#作为注释语句的开始.习惯之三：变量的命名,使用意义明确的名字，切忌使用人或宠物的名字R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ 缩进 for(i in 1:1522) + gene.aov - aov(Intensity A + T + A * T,+ sub = G = i)+ res.mati, - residuals(gene.aov)+ coef.mati, for(i in 1:1522) + gene.aov - aov(Intensity A + T + A * T,+ sub = G = i)+ res.mati, - residuals(gene.aov)+ coef.mati, - coef(gene.aov)+ R语言与统计分析 上海师范大学(2004年2月)http:/ Faraway提供的一个简短的入门Introduction to R 使用 R GUI使用 R Commander使用 R_XEmacs Further reference: Moores The Basic Practice of Statistics, Second Edition (Freeman, 2000), 2. John Verzani 提供的统计学入门SimpleR - Using R for Introductory Statistics 使用R_WinEdt