Cours 1 I- Généralités sur R II- Les fonctions de R et autres objets III-Les vecteurs IV-Les facteurs
I-1 Généralités sur R R (1995, AT&T Bell Laboratories) est un logiciel d analyse statistique et graphique, clone de S-PLUS, écrit essentiellement en C. R est un logiciel gratuit, distribué librement sous les termes de la «GNU Public Licence» de la «Free Software Foundation». Le développement et la distribution sont assurés par plusieurs statisticiens ( le «R Development Core Team». Il est compatible avec toutes les plate-formes. Les fichiers et instructions d installation de R, didacticiels et mises à jour sont disponibles à partir du site du C R AN (The Comprehensive R Archive Network) à http://cran.r-project.org/.
I-1 Généralités. Le noyau de R est un langage Interprété : Les fonctions disponibles se trouvent dans une bibliothèque ("R_HOME/library"), organisée en packages contenant les fonctions et opérateurs et des jeux de données. Orienté-objet : Les variables, données, fonctions, résultats intervenant dans une session R sont stockés sous forme d objets en mémoire dans le workspace (espace de travail, attribué par défaut/désigné par l utilisateur par la commande setwd(" chemin") ). La commande getwd() permet de connaître son emplacement.
I-2 Aides au démarrage Rgui R pour démarrer une session sous LINUX (Rgui sous windows) q() pour quitter touche Esc pour interrompre Flèche et pour rappeler les anciennes commandes, et pour se déplacer sur la ligne de commande plusieurs commandes sur la même ligne séparées par des; si ligne de commande trop longue, + pour continuer mots réservés: NA, letters, LETTERS, T, F, TRUE,FALSE. Il faut respecter la casse: n N Save workspace image? = y pour sauver les objets créés dans la session dans le workspace. Créer un Script: progr.txt (fichier texte); exécution : source( "chemin/progr.txt ") ; affichage résultat : print(); commentaire #
I- 2 Aide. Rgui L essentiel des commandes consiste à créer des objets (tout est objet) Pour créer un objet, on utilise : un opérateur d assignation: <- ou = des opérateurs, des fonctions ou des objets précédemment créés Exemples: n=5 ; M=matrix(1:10, 2, 5); N<-c(1,2,3); h=n+n On peut créer plusieurs objets sur la même ligne en les séparant par ; pour voir la valeur d un objet, taper son nom. Pour voir l ensemble des objets créés (stockés dans le workspace) ou en éliminer: objects(),ls() voir tous les objets ls(pat= " n ") voir objets dont le nom commence par la lettre n rm() remove() élimine des objets
II- 1 Les fonctions (et opérateurs) Rgui Les fonctions et opérateurs sont des objets particuliers qui agissent sur d autres objets. Ces objets sont stockés dans des packages. Certains sont automatiquement chargés, d autres doivent l être. Parmi les packages automatiquement chargés, le package base ("R- HOME/library /base") contient les fonctions et opérateurs de base pour la lecture et la manipulation des données, des fonctions graphiques et statistiques standard. search() : liste les packages chargés library() : liste les packages disponibles library("nom package") : charge un package (ex: library(" survival " )) help (package="nom package") : Liste les fonction du package (ex: help(package=" survival " ))
II-2 Aide sur les fonctions Rgui La fonction help.start() permet d accéder à l aide de R au format html Les fonctions help() ou? permettent d obtenir de l aide sur n importe quelle fonction ou opérateur d un package chargé (avec ou sans " " pour les fonctions, avec pour les opérateur). Ex:? "* " ; help("* " ); help(log); help("log ");?sum
II- 3 Les autres objets Rgui Les principaux types d objets sont: vector, factor, matrix, arrays, time-series, list, data.frame. Un objet est caractérisé par son nom, son contenu, mais aussi ses deux attributs intrinsèques: mode: 4 principaux = numérique, caractère, complexe, logique mode() longueur: nombre d éléments de l objet length() Une valeur manquante est représentée par NA, quel que soit le mode Une valeur de mode caractère est représentée entre guillemets doubles Ex: u=1:3; v=letters[1:3]; w=c("a","b",na); x=c(t,f) m=matrix(1:10,2,5); mode(u);mode(v); mode(x);length(w);
III- 1 Les vecteurs (vector) Rgui Un vecteur est une séquence ordonnée formée d éléments de même mode (numérique, logiques ou caractère). >u=1:5 >c("a","b") >u [1] "a" "b" [1] 1 2 3 4 5 >mode(c("a","b")) > mode(u) [1] "character" [1] "numeric«> length(u) [1] 5
III-2 Génération de vecteurs Rgui En saisissant les valeurs séparées par des virgules avec c() : >u=c(1,2,3) > u [1] 1 2 3 >v=c(t,f) > v [1] TRUE FALSE > w=c("a","b","c") > w [1] "a" "b" "c"
III-2 Génération de vecteurs En générant des suites numériques par: «:» > x=1:10 > x [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 seq() génère des suites régulières: > y=seq(0,10, length=11) > z=seq(0,2, by=0.5) > y > z [1] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [1] 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 rep() duplique une suite: >t=rep(1:4,2) > r=rep(1:4, each=2) >t >r [1] 1 2 3 4 1 2 3 4 [1] 1 1 2 2 3 3 4 4 sample() génère des vecteurs aléatoires (cf III-3)
III-2 Génération de vecteurs En générant des suites de lettres par letters[], LETTERS[] > u=letters;u [1] "a" "b" "c" "d" "e" "f" "g" "h" "i" "j" "k" "l" "m" "n" "o" "p" "q" "r" "s" [20] "t" "u" "v" "w" "x" "y" "z " > letters[3] [1] "c " > LETTERS[c(1,2,4)] [1] " A" " B" "D"
III-3 Génération de vecteurs aléatoires Avec la fonction sample(): tire des échantillons aléatoires, avec ou sans remise, uniformes ou suivant une autre loi discrète. Exemples: > u=sample(1:10) ;u [1] 7 3 4 5 8 2 1 6 10 9 # permutation de{1,2,..,10} > v=sample(1:10,3); v # tirage uniforme (par défaut) sans remise (par défaut ) de [1] 1 5 3 #3 éléments parmi 10 >w=sample(1:2,5,replace=t);w #tirage uniforme avec remise de 5 valeurs [1] 2 2 2 2 1 #1 ou 2 >x=sample(c(1,2,4,5),3, prob=c(0.1,0.2,0.6,0.1));x #tirage non uniforme sans remise # suivant [1] 1 4 2 #la loi P=(0.1,0.2,0.6,0.1)
III-3 Génération.. Tirage d échantillons suivant des lois de probas spécifiques: fonctions r dist () Exemples: u=rnorm(100): génère 100 observations issues de la loi normale de paramètres 0 et 1 (par défaut) v=rnorm(100, 2, 3): génère 100 observations issues de la loi normale de paramètres 2 et 3 w=rpois(10, 3): génère 10 observations issues de la loi de Poisson de paramètres 3
III- 4 Opérations sur les vecteurs Opérateurs élément par élément (! s appliquent même si les longueurs diffèrent) - numériques : +,-,*, /, ^ (numérique/logique->numérique) - comparaison : >,<,>=,<=,==,!= (numérique/logique/caractère->logique) - logiques : &,I,! (logique->logique) Exemples: v1=1:2; v1 [1] 1 2 v2=c(t,f); v2 [1] TRUE FALSE v3=letters[c(1,2)]; v3 [1] "a" "b" v4=rep(1:2,2); v4 [1] 1 2 1 2 v5=v1+v2; v5 [1] 2 2 v6=v1+v4;v6 [1] 2 4 2 4 v7=v1/v3; v7 Error in v1/v3 : non-numeric argument to binary operator v8=v1<v2; v8 [1] FALSE FALSE v9=v1^2; v9 [1] 1 4 v10=v1==v2 ; v10 [1] TRUE FALSE v11=!v10 ; v11 [1] FALSE TRUE
III- 4 Opérations sur les vecteurs opérateurs globaux : identical(), all.equal() > w=identical(v1,v2); #sur des vecteurs de tout mode > w [1] FALSE >x=all.equal(v1,v2) #sur des vecteurs de mode numeriques >x [1] "target is numeric, current is logical«>v2=as.numeric(v2) >all.equal(v1,v2) [1] "Mean relative difference: 1" paste( ): colle des vecteurs terme à terme après transformation en chaine de caractères: v=paste(0:2,c("a", "b", "c")) ; v [1] "0 a" "1 b" "2 c"
III- 5 Sélection d éléments dans un vecteur Deux modes de sélection dans un vecteur v: Utiliser les indices de position des éléments de v entre [] > v= -3:2; v [1] -3-2 -1 0 1 2 > v[3] [1] 1 > v[c(4,6)] [1] 0 2 >a=c(4,6); v[a] #même résultat Utiliser un vecteur booléen l de même longueur que v, valant TRUE aux indices de positions des éléments à sélectionner (v(l)) > l=c(f, F, F,F,T,T); v[l] [1] 1 2 > l=v>0; v[l] ; l=which(v>0); v[l] #mêmes résultats which() donne les positions où l indicateur logique vaut TRUE. Utilisation d indices négatifs pour dé-selectionner : >w=v[-4] ;w [1] -3-2 -1 1 2
III- 6 Compléments sur les vecteurs Remarque sur opérations arithmétiques/ comparaisons : si les deux vecteurs ne sont pas de même longueur, donne un vecteur de la longueur du plus grand, en dupliquant le plus court > v=1:2;w=1:4; v+w [1] 2 4 4 6 On peut tester le mode d un vecteur : avec les fonctions is.numeric(), is.logical(), is.character() (donne un booléen TRUE ou FALSE) > is.logical(v); is.numeric(v) [1] FALSE [1] TRUE On peut changer le mode d un vecteur : as.numeric() : impose le mode numérique as.logical(), as.character()
III-6 Compléments. Conversion en numérique (as.numeric()) Logique : FALSE->0 / TRUE ->1 Caractère : 1, 2,..->1,2,../ A ->NA > u=c("1","d","t");as.numeric(u) > f=c(t,f); as.numeric(f) [1] 1 NA NA [1] 1 0 Conversion en logique (as.logical() ) Numérique : 0->FALSE / autres nombres ->TRUE Caractère : FALSE ->FALSE/ TRUE ->TRUE/ autres->na > v=0:2; as.logical(v) >as.logical(u) [1] FALSE TRUE TRUE [1] NA NA TRUE Conversion en caractère (as.character()) Numérique : 1,2, -> 1, 2 Logique : FALSE- > FALSE /TRUE -> TRUE
IV- 1 Les Facteurs (factor) Un facteur est une variable catégorielle, constituée de deux lignes, l une représentant ses valeurs (vecteur), l autre ses niveaux (valeurs possibles). Un facteur doit contenir des éléments de même mode. >factor(1:4) [1] 1 2 3 4 Levels: 1 2 3 4 > factor(letters[c(1,3,4)], levels=c("a","b","c","d")) [1] a c d Levels: a b c d > factor(letters[c(1,3,4)], levels=c("a","b","c")) [1] a c <NA> Levels: a b c
IV- 2 Génération de facteurs (factor) On crée un facteur avec la fonction factor() >factor(1:3); factor(1:3, levels=1:5) [1] 1 2 3 Levels: 1 2 3 [1] 1 2 3 Levels: 1 2 3 4 5 >factor(1:3, exclude=2); factor(1:3, labels=c("a", "b", "c")) [1] 1 <NA> 3 Levels: 1 3 [1] a b c Levels: a b c Les fonctions is.factor(), as.factor() > x=1:3; is.factor(x); as.factor(x) [1] FALSE [1] 1 2 3 Levels: 1 2 3
IV- 2 Génération de facteurs (factor) Fonction cut(): divise l étendue de v, numérique, en n classes (breaks=n ou breaks=c(x0,,xn)) et code les valeurs de v en fonction de l intervalle dans lequel elles tombent. L objet résultant est un facteur. > v=1:10; cut(v, breaks=2); [1] (0.991,5.5] (0.991,5.5] (0.991,5.5] (0.991,5.5] (0.991,5.5] (5.5,10] [7] (5.5,10] (5.5,10] (5.5,10] (5.5,10] Levels: (0.991,5.5] (5.5,10] >cut(v, breaks=c(1,5.5,10)); [1] <NA> (1,5.5] (1,5.5] (1,5.5] (1,5.5] (5.5,10] (5.5,10] (5.5,10] [9] (5.5,10] (5.5,10] Levels: (1,5.5] (5.5,10]
Logiciels libres La FSF maintient une définition du logiciel libre basée sur quatre libertés: 1. La liberté d'exécuter le programme, pour tous les usages. 2. La liberté d'étudier le fonctionnement du programme (ceci suppose l'accès au code source). 3. La liberté de redistribuer des copies (ceci comprend la liberté de vendre des copies). 4. La liberté d'améliorer le programme et de publier ses améliorations. (Ceci encourage la création d'une communauté de développeurs améliorant le logiciel).