Introducción a R - Departamento de Matemática

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Introducción
Cálculos sencillos. Números y vectores
Escritura de nuevas funciones
Procedimientos gráficos
Introducción a R
Juan F. Olivares-Pacheco1
1 Universidad
de Atacama
Facultad de Ingenierı́a
Departamento de Matemática
[email protected]
Juan F. Olivares-Pacheco
Probabilidad y Estadı́stica, 2006
Introducción
Cálculos sencillos. Números y vectores
Escritura de nuevas funciones
Procedimientos gráficos
1
Introducción
2
Cálculos sencillos. Números y vectores
3
Escritura de nuevas funciones
4
Procedimientos gráficos
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Procedimientos gráficos
Introducción
Antecedentes
R es un lenguaje y entorno de programación para manipulación de
datos, cálculo y gráficos.
Se trata de un proyecto de software libre, resultado de la
implementación GNU del premiado lenguaje S.
R y S-Plus (versión comercial de S) son, probablemente, los dos
lenguajes más utilizados en investigación por la comunidad
estadı́stica, siendo además muy populares en el campo de la
investigación biomédica y en la bioinformática.
El proyecto más conocido desarrollados sobre R es Bioconductor
(http://www.bioconductor.org), un proyecto de software libre
enfocado al análisis y la comprensión de datos genómicos.
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Antecedentes
R se distribuye bajo licencia GNU GPL (el acrónimo GNU significa
“GNU No es Unix”) y está disponible para los sistemas operativos
Windows, Macintosh, Unix, Linux.
El sitio oficial del proyecto R es http://www.r-project.org,
donde se encuentra el software R y los paquetes disponibles en
CRAN.
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Procedimientos gráficos
Introducción
Antecedentes
R se distribuye bajo licencia GNU GPL (el acrónimo GNU significa
“GNU No es Unix”) y está disponible para los sistemas operativos
Windows, Macintosh, Unix, Linux.
El sitio oficial del proyecto R es http://www.r-project.org,
donde se encuentra el software R y los paquetes disponibles en
CRAN.
Entorno
El término “entorno” se caracteriza como un sistema completamente
diseñado y coherente, antes que como una agregación incremental de
herramientas muy especificas e inflexibles, como ocurre frecuentemente
con otros programas de análisis de datos.
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Caracterı́sticas
Almacenamiento y manipulación efectiva de datos.
Operaciones para cálculo sobre variables indexadas (Array), en
particular matrices.
Una amplia, coherente e integrada colección de herramientas para
análisis de datos.
Posibilidades gráficas para análisis de datos, que funcionan
directamente sobre pantalla o impresora.
Un lenguaje de programación bien desarrollado, simple y efectivo,
que incluye condicionales, ciclos, funciones recursivas y posibilidad
de entradas y salidas.
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Estadı́stica R
R se utiliza principalmente como un sistema estadı́stico.
Algunos prefieren describirlo como un entorno en el que se han
implementado muchas técnicas estadı́sticas.
Algunas están incluidas en el entorno base de R y otras se
acompañan en forma de bibliotecas (packages).
Junto con R se incluyen ocho bibliotecas (llamadas bibliotecas
estándar) pero otras muchas están disponibles a través de Internet
en CRAN.
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Introducción
Órdenes de R
R es un lenguaje de expresiones con una sintaxis muy simple.
Consecuentemente con sus orı́genes en UNIX, distingue entre
mayúsculas y minúsculas.
Las órdenes elementales en R, consisten en expresiones o en
asignaciones.
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Introducción
Órdenes de R
R es un lenguaje de expresiones con una sintaxis muy simple.
Consecuentemente con sus orı́genes en UNIX, distingue entre
mayúsculas y minúsculas.
Las órdenes elementales en R, consisten en expresiones o en
asignaciones.
Ejemplo
> runif(5) #Esto es una expresión
[1] 0.1591750 0.1905021 0.8916526 0.2458037 0.2514848
> x <- runif(5) #Esto es una asignación
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Órdenes de R
Las órdenes se separan mediante punto y coma, o mediante un
cambio de lı́nea.
Si al terminar la lı́nea, las ordenes no están sintácticamente
completa, R mostrará un signo de continuación.
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Órdenes de R
Las órdenes se separan mediante punto y coma, o mediante un
cambio de lı́nea.
Si al terminar la lı́nea, las ordenes no están sintácticamente
completa, R mostrará un signo de continuación.
Ejemplo
> x <+ runif(
+ 5
+ )
>
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Introducción
Almacenamiento y eliminación de objetos
Las entidades que R crea y manipula se denominan objetos
(variables).
Estos objetos pueden ser de muchos tipos: variables indexadas,
cadenas de caracteres, funciones, etc.
Las ordenes object() y ls() se pueden utilizar para obtener los
nombres de los objetos almacenados en R.
Para eliminar objetos se pueden utilizar la orden rm(x, y, z,
tinta, chatarra, temporal, barra).
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Procedimientos gráficos
Introducción
Una primera sesión con R
1. Lo recomendable antes de trabajar con R, es generar una nueva
carpeta en donde se almacenara la sesión de R o el Workspace.
2. El workspace corresponde a un archivo con el nombre .RData, que
contiene todos los objetos generados con R, ası́ como el historial de
las instrucciones generadas en la sesión de trabajo.
3. Luego de creada la carpeta (por ejemplo: Test), se tiene que
dirigirse a: File→Change dir... y seleccionar la ubicación de la
carpeta creada Test.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
R utiliza diferentes estructuras de datos. La estructura más simple es el
vector. Para crear un vector x, consistente con los siguientes números:
10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7, usamos la función c() que en una función de
concatenación.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
R utiliza diferentes estructuras de datos. La estructura más simple es el
vector. Para crear un vector x, consistente con los siguientes números:
10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7, usamos la función c() que en una función de
concatenación.
Ejemplo
> x <- c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7)
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
R utiliza diferentes estructuras de datos. La estructura más simple es el
vector. Para crear un vector x, consistente con los siguientes números:
10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7, usamos la función c() que en una función de
concatenación.
Ejemplo
> x <- c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7)
Nota
Un número, por si mismo se considera un vector de longitud uno.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación puede realizarse también con la función assign()
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación puede realizarse también con la función assign()
Ejemplo
> assign("x", c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7))
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación puede realizarse también con la función assign()
Ejemplo
> assign("x", c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7))
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación, también puede realizarse con una “flecha” apuntando a la
derecha.
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Procedimientos gráficos
Cálculos sencillos. Números y vectores
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación puede realizarse también con la función assign()
Ejemplo
> assign("x", c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7))
Vectores (numéricos). Asignación
La asignación, también puede realizarse con una “flecha” apuntando a la
derecha.
Ejemplo
> c(10.4, 5.6, 3.1, 6.4, 21.7) -> x
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Expresión
Si una expresión se utiliza como una orden por sı́ misma, su valor se
imprime y se “pierde”.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Expresión
Si una expresión se utiliza como una orden por sı́ misma, su valor se
imprime y se “pierde”.
Ejemplo
> 1/x
[1] 0.09615385 0.17857143 0.32258065 0.15625000 0.04608295
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Expresión
Si una expresión se utiliza como una orden por sı́ misma, su valor se
imprime y se “pierde”.
Ejemplo
> 1/x
[1] 0.09615385 0.17857143 0.32258065 0.15625000 0.04608295
Ejercicio
¿Qué sucede si se realiza la siguiente asignación y <- c(x, 0, x)?
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
En R existen varias funciones para generar sucesiones numéricas.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
En R existen varias funciones para generar sucesiones numéricas.
Ejemplo
> 1:20
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
En R existen varias funciones para generar sucesiones numéricas.
Ejemplo
> 1:20
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20
Sucesiones
La función seq() permite generar sucesiones más complejas. Dispone de
cinco argumentos seq(from, to, by, length, along), aunque no se
utilizan todos simultáneamente.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
En R existen varias funciones para generar sucesiones numéricas.
Ejemplo
> 1:20
[1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20
Sucesiones
La función seq() permite generar sucesiones más complejas. Dispone de
cinco argumentos seq(from, to, by, length, along), aunque no se
utilizan todos simultáneamente.
Ejemplo
> seq(1, 20) #Coincide con 1:20
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
Los argumentos de seq(), y de muchas funciones en R, pueden darse por
posición o por nombre, en cuyo caso, el orden en que aparecen es
irrelevante. Por ejemplo seq(1, 20), seq(from = 1, to = 20) y
seq(to = 20, from = 1) son formas equivalentes a 1:20.
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Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
Los argumentos de seq(), y de muchas funciones en R, pueden darse por
posición o por nombre, en cuyo caso, el orden en que aparecen es
irrelevante. Por ejemplo seq(1, 20), seq(from = 1, to = 20) y
seq(to = 20, from = 1) son formas equivalentes a 1:20.
Sucesiones
Los siguientes dos argumentos de seq() son by y length, y especifican
el paso y la longitud. El valor por defecto es by = 1 y length se calcula.
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Procedimientos gráficos
Cálculos sencillos. Números y vectores
Sucesiones
Los argumentos de seq(), y de muchas funciones en R, pueden darse por
posición o por nombre, en cuyo caso, el orden en que aparecen es
irrelevante. Por ejemplo seq(1, 20), seq(from = 1, to = 20) y
seq(to = 20, from = 1) son formas equivalentes a 1:20.
Sucesiones
Los siguientes dos argumentos de seq() son by y length, y especifican
el paso y la longitud. El valor por defecto es by = 1 y length se calcula.
Ejemplo
> S1 <- seq(-5, 5, by = 0.2)
[1] -5.0 -4.8 -4.6 ... 4.6 4.8 5.0
> S2 <- seq(length = 51, from = -5, by = 0.2)
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Escritura de nuevas funciones
Funciones
R permite crear objetos del modo function, que constituyen
nuevas funciones de R, que se puede utilizar a su vez en expresiones
posteriores.
En este proceso, el lenguaje gana considerablemente en potencia,
comodidad y elegancia.
Juan F. Olivares-Pacheco
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Escritura de nuevas funciones
Funciones
R permite crear objetos del modo function, que constituyen
nuevas funciones de R, que se puede utilizar a su vez en expresiones
posteriores.
En este proceso, el lenguaje gana considerablemente en potencia,
comodidad y elegancia.
Ejemplo
NombreFuncion <- function(Argumento1, ... ,ArgumentoN)
{
expresión 1
...
expresión N
}
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Escritura de nuevas funciones
Funciones
Los argumentos de las funciones se pueden dar por nombre o posición.
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Funciones
Los argumentos de las funciones se pueden dar por nombre o posición.
Ejemplo
funcion1 <- function(variable, vector, caracteres)
{[aquı́ irı́a la definición]}
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Procedimientos gráficos
Escritura de nuevas funciones
Funciones
Los argumentos de las funciones se pueden dar por nombre o posición.
Ejemplo
funcion1 <- function(variable, vector, caracteres)
{[aquı́ irı́a la definición]}
Ejemplo
> resultado <- funcion1(20, X, "juan")
> resultado <- funcion1(variable = 20, vector = X,
caracteres = "juan")
> resultado <- funcion1(caracteres = "juan", variable =
20, vector = X)
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Estructuras condicionales: if
Las estructuras condicionales se evalúa una condición y en función del
resultado de la misma se realiza una opción u otra. Las estructuras
condicionales pueden ser: simples, dobles, múltiples.
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Estructuras condicionales: if
Las estructuras condicionales se evalúa una condición y en función del
resultado de la misma se realiza una opción u otra. Las estructuras
condicionales pueden ser: simples, dobles, múltiples.
Ejemplo
if (condición)
{expresiones}
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Procedimientos gráficos
Escritura de nuevas funciones
Estructuras condicionales: if
Las estructuras condicionales se evalúa una condición y en función del
resultado de la misma se realiza una opción u otra. Las estructuras
condicionales pueden ser: simples, dobles, múltiples.
Ejemplo
if (condición)
{expresiones}
Condición
La condición se evalúa a través de los operadores binarios: <, >, <=, >=,
==, !=. Para utilizar más de una condición se puede utilizar los
operadores lógicos and y or (&& y ||).
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Estructuras condicionales: if-else
La estructura anterior es muy limitada cuando se necesite elegir entre dos
o más opciones.
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Estructuras condicionales: if-else
La estructura anterior es muy limitada cuando se necesite elegir entre dos
o más opciones.
Ejemplo
if (condición)
{expresiones1}
else
{expresiones2}
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Estructuras repetitivas: for
La estructura for ejecuta las acciones del cuerpo del bucle un número
especificado de veces.
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Estructuras repetitivas: for
La estructura for ejecuta las acciones del cuerpo del bucle un número
especificado de veces.
Ejemplo
for (variable in 1 : N)
{
...
expresiones
...
}
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Estructuras repetitivas: while
La estructura while, es aquella en que el cuerpo del bucle se repite
mientras se cumple una determinada condición.
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Estructuras repetitivas: while
La estructura while, es aquella en que el cuerpo del bucle se repite
mientras se cumple una determinada condición.
Ejemplo
while (condición)
{
...
expresiones
...
}
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Estructuras repetitivas: repeat
La estructura repeat, se ejecuta hasta que se cumpla una condición
determinada. Normalmente se utiliza con if-else. Y los comandos next
y break.
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Escritura de nuevas funciones
Estructuras repetitivas: repeat
La estructura repeat, se ejecuta hasta que se cumpla una condición
determinada. Normalmente se utiliza con if-else. Y los comandos next
y break.
Ejemplo
repeat
{
...
expresiones
...
if (condición)
}
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
Caracterı́sticas
Las posibilidades gráficas son un componente de R muy importante
y versátil.
Las órdenes gráficas se divides en dos grupos básicos: Alto nivel y
Bajo nivel.
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
Caracterı́sticas
Las posibilidades gráficas son un componente de R muy importante
y versátil.
Las órdenes gráficas se divides en dos grupos básicos: Alto nivel y
Bajo nivel.
Alto nivel: Son funciones que crean un nuevo gráfico,
posiblemente con ejes, etiquetas, tı́tulos, etc.
Bajo nivel: Son funciones que añaden información a un gráfico
existente, tales como puntos adicionales, lı́neas y etiquetas.
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
Caracterı́sticas
Las posibilidades gráficas son un componente de R muy importante
y versátil.
Las órdenes gráficas se divides en dos grupos básicos: Alto nivel y
Bajo nivel.
Alto nivel: Son funciones que crean un nuevo gráfico,
posiblemente con ejes, etiquetas, tı́tulos, etc.
Bajo nivel: Son funciones que añaden información a un gráfico
existente, tales como puntos adicionales, lı́neas y etiquetas.
Nota
En este curso analizaremos tres tipos de funciones gráficas, las cuales
son: plot(), lines(), hist().
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
plot()
La función plot() es una función de primer nivel. Quiere decir que
genera un gráfico nuevo cada vez que se ejecuta, eliminando al anterior.
La función plot() posee dos argumentos que se pueden considerar
obligatorios, estos argumentos son vectores numéricos.
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Procedimientos gráficos
plot()
La función plot() es una función de primer nivel. Quiere decir que
genera un gráfico nuevo cada vez que se ejecuta, eliminando al anterior.
La función plot() posee dos argumentos que se pueden considerar
obligatorios, estos argumentos son vectores numéricos.
Ejemplo
plot(x, y, ...) #Produce un diagrama de dispersión de y
sobre x.
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
Argumentos adicionales de plot()
Los argumentos adicionales que pueden especificarse con la función
plot() son:
type=: Este argumento controla el tipo de gráfico producido, sus
opciones más usadas son: "p", "l".
xlab= ,ylab=: Definen las etiquetas de los ejes X e Y.
xlim=, ylim=: Definen los limites de los ejes X e Y.
main=, sub=: Definen el tı́tulo y el subtı́tulo del gráfico.
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Procedimientos gráficos
Argumentos adicionales de plot()
Los argumentos adicionales que pueden especificarse con la función
plot() son:
type=: Este argumento controla el tipo de gráfico producido, sus
opciones más usadas son: "p", "l".
xlab= ,ylab=: Definen las etiquetas de los ejes X e Y.
xlim=, ylim=: Definen los limites de los ejes X e Y.
main=, sub=: Definen el tı́tulo y el subtı́tulo del gráfico.
Nota
Estos argumentos pueden ser usados en cualquier función gráfica de alto
nivel.
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
hist()
Esta función es una función gráfica de alto nivel, y posee un argumento
que es obligatorio, este argumento es un vector numérico. Esta función
genera el histograma del vector numérico. Si está presente el argumento
probability=TRUE, se representan frecuencias relativas en vez de
absolutas.
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Procedimientos gráficos
Procedimientos gráficos
hist()
Esta función es una función gráfica de alto nivel, y posee un argumento
que es obligatorio, este argumento es un vector numérico. Esta función
genera el histograma del vector numérico. Si está presente el argumento
probability=TRUE, se representan frecuencias relativas en vez de
absolutas.
lines()
Esta función es de bajo nivel y añade información a un gráfico de alto
nivel. Los argumentos obligatorios son x e y que son vectores numéricos.
El único argumento adicional que posee es type.
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FIN
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