R-tutorial-unix

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66Tutorial (Unix Version)S.f.Statistik, ETHZ 8. Mai 2002Dieses Tutorial soll Ihnen erlauben, sich innert kurzester Zeit ein minimales Basiswissen¨ub¨ erR anzueignen, das Sie immer wieder benotigen¨ werden.R ist eine freie (GNU) Software und kann unentgeltlich vom Netz bezogen werden unter:http://stat.ethz.ch/CRAN/. Dort finden Sie auch eine ausfuhrliche Einfuhrung unter¨ ¨Documentation, Manual, “An Introduction to R” (ca. 100 Seiten als pdf) und etwasKurzeres bei Contributed, “R for Beginners / R pour les d´ebutants” (31 Seiten, englisch¨oder franzosis¨ ch).Aufstarten des ComputersAchtung: SUN-Workstations nur softwaremassig herunterfahren, nie ausschalten!¨GebenSieunterLoginihrenKontonamen(z.B.szipfer)undunterPasswordihrPasswortein. (Achtung: ”1” = ”l”, ”0” = ”O”, etc.) Hierauf erscheint die grafische Benutzer-oberflac¨ he, mit der Sie im folgenden arbeiten werden.Fahren Sie mit der Maus in eine Hintergrund-Region, druc¨ ken Sie die rechte Maustaste,fahren auf Programs und dann auf Terminal. Es wird eine Shell geoffnet, auf deren¨erster Zeile etwas im Stile von {szipfer}1% steht.Konfiguration der Umgebung (nur beim ersten login!)Um das Arbeiten mit R moglichst angenehm zu gestalten, stellen wir eine Konfigurati-¨onsdatei zur Verfugu¨ ng, die vor der ersten Benutzung von R einmal (und nur einmal!)”gesourced” werden soll. Dazu muss in der shell der folgende Befehl eingegeben werden:source ∼sfs/adm/Source-meAm Besten tippen Sie nursource ∼sfs/adm/So und ...

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S.f.Statistik, ETHZ

Tutorial (Unix Version)

8. Mai 2002

DiesesTutorialsollIhnenerlauben,sichinnertku ¨ rzesterZeiteinminimalesBasiswissen u ¨ berRuziengnenammerwied,dasSieinegidrewebreto ¨ n.en Rist eine freie (GNU) Software und kann unentgeltlich vom Netz bezogen werden unter: http://stat.ethz.ch/CRAN/roD.dnfitiSneerntgulrciehiEfnu ¨ rhnueaucheineausf ¨ uh Documentation, Manual , “An Introduction to R” (ca. 100 Seiten alspdf) und etwas K ¨ urzeresbei Contributed chisglne,netieS13(”stnsd´ebuta/Rpourlegeniensr,R“ofBr oderfranz ¨ osisch).

Aufstarten des Computers Achtung: SUN-Workstationsnurigss ¨ aemerntruhe,nerhafwtrasfonieausschalten! Geben Sie unterLoginihren Kontonamen (z.B. szipfer) und unterPasswordihr Passwort ein. (Achtung: ”1”6= ”l”, ”0”6= ”O”, etc.) Hierauf erscheint die grafische Benutzer- oberfl ¨ ache,mitderSieimfolgendenarbeitenwerden. FahrenSiemitderMausineineHintergrund-Region,dru ¨ ckenSiedierechteMaustaste, fahren aufProgramsund dann aufTerminalE.wsriedniSeehnreedfua,tenffo ¨ egll erster Zeile etwas im Stile von{szipfer}1%steht.

Konfiguration der Umgebung (nur beim ersten login!) Um das Arbeiten mitRenemh ¨ mozgulgichstangs,etllneseattlnefigonaturrewieKin-i onsdateizurVerf ¨ ugung,dievordererstenBenutzungvonReinmal (und nur einmal!) ”gesourced” werden soll. Dazu muss in der shell der folgende Befehl eingegeben werden: source∼sfs/adm/Source-me Am Besten tippen Sie nursource∼sfs/adm/Sound dann die Tabulator-Taste: der Be- fehlsollteautomatischvervollsta ¨ ndigtwerden,sonsthabenSieetwasfalschgeschrieben. Dann< RETURN> rdu ¨ FeneerhlldmegiunnekcaF(.Ssllieeixistsalready”Smitvlno.“oligen erhalten, dann verwenden Sie den Befehlsource∼sfs/adm/Source-me-REALLY.) Mit diesem Befehl wird die Umgebung ”‘bleibend”’ konfiguriert, d. h. der Befehl muss beimn ¨ achstenloginnichtmehrgetipptwerden.

Der Emacs Wir benutzenRim Emacs-Editor, genau genommen im X-Emacs. Emacs ist ein grosses undma ¨ chtigesTool,weswegenwirunsnuraufdasallern ¨ otigstebeschra ¨ nkenwollen. Starten Sie Emacs auf, indem Sie in Ihrer Shellxemacstippen (und dann< RETURN> ; falls SiedenOriginal-Emacsvorziehen,k ¨ onnenSieeitppne.)inchlingeizwscamEreDa ¨ fnatsi Fenstergeteilt.HebenSiedieseAufteilungmittelsdesMenu ¨ sFile / Un-Split (Keep This) auf. FolgendezweiSpezialtastensindf ¨ urunswichtig:dieControl-Taste(< Ctrl> od.< Strg> ) abgek ¨ urztalsC-, und die Meta-Taste (neben der Leerschlagstaste, mit einem Viereck drauf),abgeku ¨ rztalsM-.C-xbedalssfu,xruazppkestTatie,ntCol-rokcu ¨ eideetuerd:t die Control-Taste wieder los. Entsprechend auchM-x. DerEmacswirdverlassen,indemimMenu ¨ File / Exit Emacseg ¨ whatliwdr.an Markieren,kopierenundlo ¨ schenvonTextabschnittenimEmacs:MittelsderlinkenMausta- ste kann ein Textabschnitt markiert werden. Die Mittlere Maustaste kopiert einen mar- kierte Textabschnitt an die momentane Cursor-Position. Ein Doppelklick auf die rechte Maustastel ¨ oschtdenmarkiertenTextabschnitt.

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Hilfe in der Not C-g: zum Abbrechen eines begonnenen Emacs-Befehls : wenn der Emacs nicht recht will .. . C-]: bei Meldung betreffend den Minibuffer mit Anweisung “abort it with ‘ˆ]’ ” : wenn der Emacs nicht recht will .. . C-c C-c: wennRblenng ¨ abeibteisuAreniehgnutrew

Raufstarten UmRaufzustarten, tippen SieM-x R, dann< RETURN> . (Aufgepasst: Der Emacs ist – wie die ganze Unix-Welt – ”‘case sensitive”’. Gross R ist nicht gleich klein r!) Auf die Frage nach demStarting Directory(auf der untersten Emacs-Zeile) einfach< RETURN> dru ¨ cken. Merken Sie sich die AnweisungM-x R(Achtung:M-xsaetatT-rueMth ¨ fste,dxun s.Kap.Emacs)–Siemu ¨ ssensiejedesmalausf ¨ uhren,wennSieRaufstarten wollen!

KreierenundLo ¨ schenvonObjekten Tippen Sie im entstandenenR-Fenster (in der Leiste unterhalb steht*R*): >x<-2< RETURN> >x< RETURN> Resultat:[1] 2 Sie haben mit dem Zuweisungsoperator<-ein Objektxgeneriert. DaRvektorbasiert ist, istxein Vektor mit einem Element, das den Wert 2 hat. Weiterer Versuch (da am Ende jedesR-Befehls< RETURN> iwdrsu,sck ¨ udrgenmdeertw dies von nun an nicht mehr speziell angegeben): >y<-c(3,5)ocbmni)e(curf ¨ >y Resultat:[1] 3 5, ein Vektor mit zwei Elementen. Achtung:Sie sollten keine Vektoren mit Namen, dieR-Befehle sind, kreieren. Beispiels- weise sind die Namenc,t,T,Fundmax“verboten”. Um anzuschauen, welche Objekte sie bereits kreiert haben, tippen Siels(). Um das Objekt xienSpeipnet,sohcuz ¨ lrm(x).

R-Demos EineListeallerzurVerfu ¨ gungstehendenDemoserhaltenSiemitdemBefehldemo(). Schauen Sie sich nun die Demo zu Grafiken inRan:demo(graphics).

Arbeiten mit einem .R (Script-)File ¨ Teilen Sie den Emacs mittelsFile / Split Windowwieder in zwei Buffer (Fenster). Off- nen Sie das Filetutorial.R: Klicken Sie auf den ButtonOpen(links oben). Es erscheint ein neues Fenster. Da das Filetutorial.Rnoch nicht existiert, taucht es im Fenster nicht auf,undSiem ¨ ussentutorial.RvonHandeintippen.(AchtenSiedarauf,dasssichdieMaus im Bereich des Emacs befindet.) Da dieses File noch nicht existiert, wird ein neues File unterdiesemNamener ¨ offnet.SiesehenjetztimEmacszweiBuffer:*R*undtutorial.R (helle Linie unterhalb des jeweiligen Buffers, links).

Tippen Sie im Buffertutorial.Rauf die erste Zeilez<-c(8,13,21)shet ¨ ncadfeidnuau 2*zuaroeidfnedesruCerziSien.atPlrhneiSeleundf ¨ uersteZeiC-c C-jaus (C- ¨ frusetth die Control-Taste, s. Kap. Emacs). Dadurch wird der Befehl, der auf dieser Zeile steht, im RreffuBmidnu,trhugef ¨ aus*R*s ¨ atzlicheszuinteinhescer>est.GehneiSaefuidnea ¨ hc Zeile, und wiederholen SieC-c C-j. Der Befehl auf dieser Zeile (zuhf ¨ geus..h,drtriadw) der Wert vonzwird angezeigt.

Rechnen mit Vektoren Geben Sie nun in der dritten Zeile vontutorial.Rfolgendes ein (ergibt die ersten 8 Fibonacci-Zahlen): fib<-c(1,1,2,3,5,z) F ¨ uhrenSiedenBefehlaus(C-c C-j), und schauen Sie sichfiban. Tippen Sie dann2*fib+1, fib*fibundlog(fib)auf die folgenden drei Zeilen intutorial.R. Markieren Sie alle 3 Zeilen mitderlinkenMaustasteundfu ¨ hrenSieC-c C-raus. Dadurch werden die markierten Be- fehleausgefu ¨ hrt.SchauenSiesichdieResultateanund ¨ uberlegenSiesich,wiesiezustande gekommen sind. Von nun an sollten Sie (fast) alleR-Befehle ins *.R-File schreiben und von dort aus ausf ¨ uhren.DiesesFileko ¨ nnenSieamEndespeichern(mitdemButtonSave). Wenn Sie dasna ¨ chstemalmitihrerArbeitfortfahrenwollen,o ¨ ffnenSiedasFile,markierenalle Befehleundfu ¨ hrenC-c C-raus. Damit sind Sie wieder gleich weit wie zuvor. Nun kreieren Sie die Sequenz 2, 4, 6 als Objekt s:s<-2*(1:3). Schauen Sie, wasfib[3], fib[4:7],fib[s],fib[c(3,5)]undfib[-c(3,5)]ergeben. Kreieren Sie einen Vektorxmit 8 Elementen, die teils positiv, teils negativ sind. Schauen Sie, wasx>0undfib[x>0]ergeben.

Bilden von und Rechnen mit Matrizen Bilden Sie zwei Vektorenx<-1:4undy<-5:8und die Matrizenmat1<-cbind(x,y) undmat2<-rbind(x,y,x+y),rndndbiumolbin-dnibcS).ru ¨ f-wor.hau-u ¨ crheftdntsc(ib en Sie sich zuerst die ganzen Matrizen und dann auch Folgendes an:mat2[3,2],mat2[2,] undmat2[,1].

Rechnen mit Matrizen folgt denselben Regeln wie jenes mit Vektoren; es wird also elemen- tenweise gerechnet. Wenn Sie das Matrizenprodukt und nicht das elementenweise Produkt wollen, verwenden Sie%*%, z.B.mat2 %*% mat1.

Data Frames Ein Data Frame ist eine verallgemeinerte Matrix. Der Hauptunterschied zwischen Data Frames und Matrizen ist, dass in letzteren alle Elemente vom selben Typ (z.B. numeric, character)seinm ¨ ussen,w ¨ ahrendinersterenjedeKolonneeinenanderenTyphabenkann. ImallgemeinenliegenunsereDatens ¨ atzealsDataFramesvor.

EinlesenundAnschauenvonDatens ¨ atzen ASCII-Dateien werden am einfachsten mit dem Befehlread.tableeingelesen.read.table funktioniertauchfu ¨ rDatensa ¨ tzevomNetz. Zum Beispiel versuchen Sie: no2<-read.table(”http://stat.ethz.ch/Teaching/Datasets/no2Basel.dat”, header=TRUE) Sieko ¨ nnensichdaskreierteObjektdirektmittelsno2anschauen. Auf einzelne Variablen l ¨ asstsichz.B.mittelsno2$NO2zugreifen.no2ieichnostsamreginrebu ¨ nestlicsicherh,ab i. allg. lohnt es sich, ein Objekt zuerst mittels des Befehlsstranzuschauen, der nicht alle ElementedesObjektsanzeigt,dafu ¨ raberseineStrukturundseinenTyp:str(no2). InteressanteInformationenu ¨ berdieeinzelnenSpaltenvonno2erhalten Sie mit dem Befehl summary(no2). Der Befehlsummaryliefert auch bei komplexenR-Objekten, wie z.B. demResultateinesstatistischenTestsodereinerRegressiondienu ¨ tzlichenInformationen. WiedieDateiimOriginalaussieht,k ¨ onnenSiesichanschauen,indemSiedieobigeURL in einem Browser (z.B. Netscape) eingeben.