R for Beginners Chinese Edition 2.0 Emmanuel Paradis Institut des Sciences de l'Evolution Universite Montpellier II F-34095 Montpellier cedex 05 France E-mail:paradisQisem.univ-montp2.fr Co-translated by:XF Wang,YH Xie,JT Li and GH Ding
R for Beginners Chinese Edition 2.0 Emmanuel Paradis Institut des Sciences de l’Evolution ´ Universit´e Montpellier II F-34095 Montpellier c´edex 05 France E-mail: paradis@isem.univ-montp2.fr Co-translated by: XF Wang, YH Xie, JT Li and GH Ding
目录 1导言 1 2基本原理与概念 3 2.1基本原理 ·。。 3 2.2对象的产生，排列及删除 5 2.3在线帮助 7 3R的数据操作 9 3.1对象....··. 9 32在文件中读写数据 11 3.3存储数据 14 3.4生成数据 15 3.4.1规则序列 15 3.4.2随机序列 18 3.5使用对象 19 3.5.1创建对象 19 3.5.2对象的类型转换 24 3.5.3运算符........ 26 3.5.4访问一个对象的数值：下标系统 27 3.5.5访问对象的名称 30 3.5.6数据编辑器····. 32 3.5.7数学运算和一些简单的函数 32 3.5.8矩阵计算 34 4R绘图 37 4.1管理绘图 37 4.1.1打开多个绘图设备 37 4.1.2图形的分割....... 38 4.2绘图函数 41 4.3低级绘图命令 42 4.4绘图参数 44 4.5一个实例 45 4.6grid和lattice包···················· 49
目录 1 导言 1 2 基本原理与概念 3 2.1 基本原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 对象的产生，排列及删除 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.3 在线帮助 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 R的数据操作 9 3.1 对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 在文件中读写数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.3 存储数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.4 生成数据 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.4.1 规则序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.4.2 随机序列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.5 使用对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.5.1 创建对象 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.5.2 对象的类型转换 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.5.3 运算符 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.5.4 访问一个对象的数值：下标系统 . . . . . . . . . . . . . 27 3.5.5 访问对象的名称 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.5.6 数据编辑器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.5.7 数学运算和一些简单的函数 . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.5.8 矩阵计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4 R绘图 37 4.1 管理绘图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.1.1 打开多个绘图设备 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.1.2 图形的分割 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.2 绘图函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3 低级绘图命令 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.4 绘图参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.5 一个实例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.6 grid 和lattice 包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5R的统计分析 56 51关于方差分析的一个简单例子......·.. 56 5.2公式.. 58 5.3泛型函数 59 5.4包...... 62 6R编程实践 65 6.1循环和向量化 65 67 6.3编写你自己的函数 68 7R相关的文献 72
5 R的统计分析 56 5.1 关于方差分析的一个简单例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2 公式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.3 泛型函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.4 包 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6 R编程实践 65 6.1 循环和向量化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.2 用R写程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6.3 编写你自己的函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 7 R 相关的文献 72
导言 该手册是关于R的一个入门教材.由于主要针对初学者，我将重点放在了 对R的工作原理的解释上。R涉及广泛，因此对于初学者来讲，了解和掌握一 些基本概念及原理是很有必要的。在打下扎实的基础后，进行更深入的学习 将会变得轻松许多。本着深入浅出的宗旨，本手册将大量配合图表等形式， 尽可能使用通俗的语言，使读者容易理解而并不失细节。 R是一个有着统计分析功能及强大作图功能的软件系统，是由Ross Ihaka 和Robert Gentlemanl共同创立。R语言可以看作是由AT&T贝尔实验室所 创的$语言发展出的一种方言1。因此，R即是一种软件也可以说是一种语 言。S语言现在主要内含在由Insightful公司经营的S-PLUS软件中。R和S在 设计理念上存在有着许多不同：关于这方面的详细内容大家可以参考haka& Gentleman(1996)或R-FAQ3,该文档同时随R一起发布。 R是在GNU协议General Public Licence4下免费发行的，它的开发及维护 现在则由R开发核心小组R Development Core Team.具体负责。 R的安装文件有多种形式，有在Uniⅸ或Linux系统下所需的一些源代 码（主要用C及Fortran编写），及在Windows,Linux及Macintosh上使用的预编 译二进制码。这些安装文件以及安装说明都可以在Comprehensive R Archive Network(CRAN)5网站上下载。该网站提供的关于Linux的安装文件只适用 于较新版本的Linux。详情请参考CRAN网站。 R内含了许多实用的统计分析及作图函数。作图函数能将产生的图片展 示在一个独立的窗口中，并能将之保存为各种形式的文件(jPg,png,bmp,ps, pdf,emf,pictex,xfig;具体形式取决于操作系统)。统计分析的结果也能被直 接显示出来，一些中间结果（如P值，回归系数，残差等）既可保存到专门的 文件中，也可以直接用作进一步的分析。 在R语言中，使用者可以使用循环语句来连续分析多个数据集，也可将多 个不同的统计函数结合在一个语句中执行更复杂的分析。R使用者还可以借鉴 网上提供的用S编写的大量程序6，而且大多数都能被R直接调用。 非专业人员起初可能觉得R相对比较复杂。其实，R的一个非常突出的优 点正是它的灵活性。一般的软件往往会直接展示分析的结果，而R则将这些结 果都存在一个对象“object”里面，所以常常在分析执行结束后并不显示任何结 Thaka R.Gentleman R.1996.R:a language for data analysis and graphics.Journal of Computational and Graphical Statistics 5:299-314. 2 http://www.insightful.com/products/splus/default.asp 3http://cran.r-project.org/doc/FAQ/R-FAQ.html 4For more information:http://www.gnu.org/ 5http://cran.r-project.org/ For example:http://stat.cmu.edu/S/
1 导言 该手册是关于R的一个入门教材.由于主要针对初学者，我将重点放在了 对R的工作原理的解释上。R涉及广泛，因此对于初学者来讲，了解和掌握一 些基本概念及原理是很有必要的。在打下扎实的基础后，进行更深入的学习 将会变得轻松许多。本着深入浅出的宗旨，本手册将大量配合图表等形式， 尽可能使用通俗的语言，使读者容易理解而并不失细节。 R是一个有着统计分析功能及强大作图功能的软件系统，是由Ross Ihaka 和Robert Gentleman1共同创立。R语言可以看作是由AT&T贝尔实验室所 创的S语言发展出的一种方言1。因此，R即是一种软件也可以说是一种语 言。S语言现在主要内含在由Insightful2公司经营的S-PLUS软件中。R和S在 设计理念上存在有着许多不同：关于这方面的详细内容大家可以参考Ihaka & Gentleman (1996) 或R-FAQ3，该文档同时随R一起发布。 R是在GNU协议General Public Licence4下免费发行的，它的开发及维护 现在则由R开发核心小组R Development Core Team具体负责。 R的安装文件有多种形式，有在Unix 或Linux系统下所需的一些源代 码(主要用C及Fortran 编写)，及在Windows, Linux及Macintosh上使用的预编 译二进制码。这些安装文件以及安装说明都可以在Comprehensive R Archive Network (CRAN)5 网站上下载。该网站提供的关于Linux的安装文件只适用 于较新版本的Linux。详情请参考CRAN网站。 R内含了许多实用的统计分析及作图函数。作图函数能将产生的图片展 示在一个独立的窗口中，并能将之保存为各种形式的文件(jpg, png, bmp, ps, pdf, emf, pictex, xfig; 具体形式取决于操作系统)。统计分析的结果也能被直 接显示出来，一些中间结果(如P-值，回归系数，残差等)既可保存到专门的 文件中，也可以直接用作进一步的分析。 在R语言中，使用者可以使用循环语句来连续分析多个数据集，也可将多 个不同的统计函数结合在一个语句中执行更复杂的分析。R使用者还可以借鉴 网上提供的用S编写的大量程序6 ,而且大多数都能被R直接调用。 非专业人员起初可能觉得R相对比较复杂。其实，R的一个非常突出的优 点正是它的灵活性。一般的软件往往会直接展示分析的结果，而R则将这些结 果都存在一个对象“object”里面，所以常常在分析执行结束后并不显示任何结 1 Ihaka R. & Gentleman R. 1996. R: a language for data analysis and graphics. Journal of Computational and Graphical Statistics 5: 299–314. 2 http://www.insightful.com/products/splus/default.asp 3http://cran.r-project.org/doc/FAQ/R-FAQ.html 4For more information: http://www.gnu.org/ 5http://cran.r-project.org/ 6For example: http://stat.cmu.edu/S/ 1
果。使用者可能会对此感到困惑，其实这样的特点是非常有用的，因为我们 可以选择的从结果中只抽出我们感兴趣的部分。例如，我们要运行20个回归 分析而只想比较其回归系数，在R中就可以选择只显示所有分析得出的回归系 数，这样结果仅仅占了一排，而用有些软件可能会一下打开20个窗口。而在 下面的章节中，我们会看到更多能展示R相比传统软件更为灵活优越的例子。 2
果。使用者可能会对此感到困惑，其实这样的特点是非常有用的，因为我们 可以选择的从结果中只抽出我们感兴趣的部分。例如，我们要运行20个回归 分析而只想比较其回归系数，在R中就可以选择只显示所有分析得出的回归系 数，这样结果仅仅占了一排，而用有些软件可能会一下打开20个窗口。而在 下面的章节中，我们会看到更多能展示R相比传统软件更为灵活优越的例子。 2