# Les commentaires commencent avec des symboles numériques. # Il n'est pas possible de faire des commentaires multilignes, # mais on peut placer plusieurs commentaires les uns en dessous # des autres comme ceci. # Sur Mac, taper COMMAND-ENTER pour exécuter une ligne # et sur Windows taper CTRL-ENTER ######################################################################## # Les choses que vous pouvez faire sans rien comprendre # à la programmation ######################################################################## # Dans cette section, nous vous montrons quelques trucs cools que vous # pouvez faire avec R sans rien comprendre à la programmation. # Ne vous inquiétez pas si vous ne comprenez pas tout ce que le code fait. # Profitez simplement ! data() # parcours les ensembles de données préchargées data(rivers) # récupère ceci : "Lengths of Major North American Rivers" ls() # notez que "rivers" apparaît maintenant dans votre espace de travail head(rivers) # donne un aperçu des données # 735 320 325 392 524 450 length(rivers) # Combien de rivers ont été mesurées ? # 141 summary(rivers) # Quelles sont les principales données statistiques ? # Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max. # 135.0 310.0 425.0 591.2 680.0 3710.0 # Fait un diagramme à tiges et à feuilles (visualisation de données de # types histogramme) stem(rivers) # Le point décimal est de 2 chiffres à droite du | # # 0 | 4 # 2 | 011223334555566667778888899900001111223333344455555666688888999 # 4 | 111222333445566779001233344567 # 6 | 000112233578012234468 # 8 | 045790018 # 10 | 04507 # 12 | 1471 # 14 | 56 # 16 | 7 # 18 | 9 # 20 | # 22 | 25 # 24 | 3 # 26 | # 28 | # 30 | # 32 | # 34 | # 36 | 1 stem(log(rivers)) # Notez que les données ne sont ni normales # ni lognormales ! # Prenez-ça, la courbe en cloche # Le point décimal est à 1 chiffre à gauche du | # # 48 | 1 # 50 | # 52 | 15578 # 54 | 44571222466689 # 56 | 023334677000124455789 # 58 | 00122366666999933445777 # 60 | 122445567800133459 # 62 | 112666799035 # 64 | 00011334581257889 # 66 | 003683579 # 68 | 0019156 # 70 | 079357 # 72 | 89 # 74 | 84 # 76 | 56 # 78 | 4 # 80 | # 82 | 2 # Fait un histogramme : hist(rivers, col="#333333", border="white", breaks=25) # amusez-vous avec ces paramètres hist(log(rivers), col="#333333", border="white", breaks=25) # vous ferez plus de tracés plus tard # Ici d'autres données qui viennent préchargées. R en a des tonnes. data(discoveries) plot(discoveries, col="#333333", lwd=3, xlab="Year", main="Number of important discoveries per year") plot(discoveries, col="#333333", lwd=3, type = "h", xlab="Year", main="Number of important discoveries per year") # Plutôt que de laisser l'ordre par défaut (par année) # Nous pourrions aussi trier pour voir ce qu'il y a de typique sort(discoveries) # [1] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 # [26] 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 # [51] 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 # [76] 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 7 7 8 9 10 12 stem(discoveries, scale=2) # # Le point décimale est à la | # # 0 | 000000000 # 1 | 000000000000 # 2 | 00000000000000000000000000 # 3 | 00000000000000000000 # 4 | 000000000000 # 5 | 0000000 # 6 | 000000 # 7 | 0000 # 8 | 0 # 9 | 0 # 10 | 0 # 11 | # 12 | 0 max(discoveries) # 12 summary(discoveries) # Min. 1st Qu. Median Mean 3rd Qu. Max. # 0.0 2.0 3.0 3.1 4.0 12.0 # Lance un dé plusieurs fois round(runif(7, min=.5, max=6.5)) # 1 4 6 1 4 6 4 # Vos numéros diffèreront des miens à moins que nous mettions # le même random.seed(31337) # Dessine à partir d'une normale Gaussienne 9 fois rnorm(9) # [1] 0.07528471 1.03499859 1.34809556 -0.82356087 0.61638975 -1.88757271 # [7] -0.59975593 0.57629164 1.08455362 ############################################################## # les types de données et l'arithmétique de base ############################################################## # Maintenant pour la partie orientée programmation du tutoriel. # Dans cette section vous rencontrerez les types de données importants de R : # les entiers, les numériques, les caractères, les logiques, et les facteurs. # LES ENTIERS # Les entiers de type long sont écrits avec L 5L # 5 class(5L) # "integer" # (Essayez ?class pour plus d'informations sur la fonction class().) # Avec R, chaque valeur seule, comme 5L, est considérée comme # un vecteur de longueur 1 length(5L) # 1 # On peut avoir un vecteur d'entiers avec une longueur > 1 : c(4L, 5L, 8L, 3L) # 4 5 8 3 length(c(4L, 5L, 8L, 3L)) # 4 class(c(4L, 5L, 8L, 3L)) # "integer" # LES NUMÉRIQUES # Un "numeric" est un nombre à virgule flottante d'une précision double 5 # 5 class(5) # "numeric" # Encore une fois, tout dans R est un vecteur ; # Vous pouvez faire un vecteur numérique avec plus d'un élément c(3,3,3,2,2,1) # 3 3 3 2 2 1 # Vous pouvez aussi utiliser la notation scientifique 5e4 # 50000 6.02e23 # nombre d'Avogadro 1.6e-35 # longueur de Planck # Vous pouvez également avoir des nombres infiniments grands ou petits class(Inf) # "numeric" class(-Inf) # "numeric" # Vous pouvez utiliser "Inf", par exemple, dans integrate(dnorm, 3, Inf); # Ça permet d'éviter de réaliser une table de la loi normale. # ARITHMÉTIQUES DE BASE # Vous pouvez faire de l'arithmétique avec des nombres # Faire des opérations arithmétiques en mixant des entiers # et des numériques # donne un autre numérique 10L + 66L # 76 # un entier plus un entier donne un entier 53.2 - 4 # 49.2 # un numérique moins un numérique donne un numérique 2.0 * 2L # 4 # un numérique multiplié par un entier donne un numérique 3L / 4 # 0.75 # un entier sur un numérique donne un numérique 3 %% 2 # 1 # le reste de deux numériques est un autre numérique # Les opérations arithmétiques illégales donnent un "Not A Number" : 0 / 0 # NaN class(NaN) # "numeric" # Vous pouvez faire des opérations arithmétiques avec deux vecteurs d'une # longueur plus grande que 1, à condition que la longueur du plus grand # vecteur soit un multiple entier du plus petit c(1,2,3) + c(1,2,3) # 2 4 6 # LES CARACTÈRES # Il n'y a pas de différences entre les chaînes de caractères et # les caractères en R "Horatio" # "Horatio" class("Horatio") # "character" class('H') # "character" # Ceux-ci sont tous les deux des vecteurs de longueur 1 # Ici un plus long : c('alef', 'bet', 'gimmel', 'dalet', 'he') # => # "alef" "bet" "gimmel" "dalet" "he" length(c("Call","me","Ishmael")) # 3 # Vous pouvez utiliser des expressions rationnelles sur les vecteurs de caractères : substr("Fortuna multis dat nimis, nulli satis.", 9, 15) # "multis " gsub('u', 'ø', "Fortuna multis dat nimis, nulli satis.") # "Fortøna møltis dat nimis, nølli satis." # R possède plusieurs vecteurs de caractères préconstruits : letters # => # [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" month.abb # "Jan" "Feb" "Mar" "Apr" "May" "Jun" "Jul" "Aug" "Sep" "Oct" "Nov" "Dec" # LES TYPES BOOLÉENS # En R, un "logical" est un booléen class(TRUE) # "logical" class(FALSE) # "logical" # Leur comportement est normal TRUE == TRUE # TRUE TRUE == FALSE # FALSE FALSE != FALSE # FALSE FALSE != TRUE # TRUE # Les données manquantes (NA) sont logiques également class(NA) # "logical" # On utilise | et & pour les operations logiques. # OR TRUE | FALSE # TRUE # AND TRUE & FALSE # FALSE # Vous pouvez tester si x est TRUE isTRUE(TRUE) # TRUE # Ici nous avons un vecteur de type logique avec plusieurs éléments : c('Z', 'o', 'r', 'r', 'o') == "Zorro" # FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE c('Z', 'o', 'r', 'r', 'o') == "Z" # TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE # LES FACTEURS # Les facteurs sont généralement utilisés pour y stocker des # variables qualitatives (catégorielles). # Les facteurs peuvent être ordonnés (comme le niveau scolaire # des enfants) ou non ordonnés (comme le sexe) factor(c("female", "female", "male", NA, "female")) # female female male female # Les niveaux : female male # Les facteurs possèdent un attribut appelé niveau ("level"). # Les niveaux sont des vecteurs contenant toutes les valeurs # que peuvent prendre les données catégorielles. # Notez que les données manquantes n'entrent pas dans le niveau levels(factor(c("male", "male", "female", NA, "female"))) # "female" "male" # Si le vecteur de facteurs a une longueur 1, ses niveaux seront # de longueur 1 également length(factor("male")) # 1 length(levels(factor("male"))) # 1 # On rencontre communément des facteurs dans des "data frame", # un type de données que nous couvrirons plus tard data(infert) # "Infertility after Spontaneous and Induced Abortion" levels(infert$education) # "0-5yrs" "6-11yrs" "12+ yrs" # NULL # "NULL" est bizarre ; on l'utilise pour effacer un vecteur class(NULL) # NULL parakeet = c("beak", "feathers", "wings", "eyes") parakeet # => # [1] "beak" "feathers" "wings" "eyes" parakeet <- NULL parakeet # => # NULL # LES CONVERSIONS DE TYPES # Les conversions de types servent à forcer une valeur à prendre # un type différent as.character(c(6, 8)) # "6" "8" as.logical(c(1,0,1,1)) # TRUE FALSE TRUE TRUE # Si vous mettez des éléments de différents types dans un vecteur, # des coercitions bizarres se produisent : c(TRUE, 4) # 1 4 c("dog", TRUE, 4) # "dog" "TRUE" "4" as.numeric("Bilbo") # => # [1] NA # Message d'avertissement : # NAs est introduit par coercition # Notez également : ce n'étaient que des types de données basiques # Il y a beaucoup d'autres types de données, comme les dates, # les séries temporelles, etc ... ####################################### # Variables, boucles , if/else ####################################### # Une variable est comme une boîte dans laquelle on garde une valeur # pour l'utiliser plus tard. # Nous appellons ça "assigner" une valeur à une variable. # Avoir des variables nous permet d'écrire des boucles, des fonctions, et # des instructions conditionnelles (if/else) # LES VARIABLES # Beaucoup de façons d'assigner des choses : x = 5 # c'est correct y <- "1" # c'est préféré TRUE -> z # ça marche mais c'est bizarre # LES BOUCLES # Il y a les boucles for : for (i in 1:4) { print(i) } # Il y a les boucles while : a <- 10 while (a > 4) { cat(a, "...", sep = "") a <- a - 1 } # Gardez à l'esprit que les boucles for et while s'exécutent lentement # en R. # Des opérations sur la totalité d'un vecteur (ex une ligne entière, # une colonne entière), # ou les fonctions de type apply() (nous en parlerons plus tard), # sont préférées. # IF/ELSE # Encore une fois assez standard if (4 > 3) { print("4 is greater than 3") } else { print("4 is not greater than 3") } # => # [1] "4 is greater than 3" # LES FONCTIONS # se définissent comme ceci : jiggle <- function(x) { x = x + rnorm(1, sd=.1) # ajoute un peu de bruit (contrôlé) return(x) } # Appelées comme n'importe quelles autres fonction R : jiggle(5) # 5±ε. After set.seed(2716057), jiggle(5)==5.005043 ########################################################################## # Les structures de données : les vecteurs, les matrices, # les data frames et les tableaux ########################################################################## # À UNE DIMENSION # Commençons par le tout début, et avec quelque chose que # vous connaissez déjà : les vecteurs. vec <- c(8, 9, 10, 11) vec # 8 9 10 11 # Nous demandons des éléments spécifiques en les mettant entre crochets # (Notez que R commence à compter à partir de 1) vec[1] # 8 letters[18] # "r" LETTERS[13] # "M" month.name[9] # "September" c(6, 8, 7, 5, 3, 0, 9)[3] # 7 # Nous pouvons également rechercher des indices de composants spécifiques, which(vec %% 2 == 0) # 1 3 # Récupèrer seulement les premières ou dernières entrées du vecteur, head(vec, 1) # 8 tail(vec, 2) # 10 11 # ou vérifier si un certaine valeur est dans le vecteur any(vec == 10) # TRUE # Si un index "dépasse" vous obtiendrez NA : vec[6] # NA # Vous pouvez trouver la longueur de votre vecteur avec length() length(vec) # 4 # Vous pouvez réaliser des opérations sur des vecteurs entiers ou des # sous-ensembles de vecteurs vec * 4 # 16 20 24 28 vec[2:3] * 5 # 25 30 any(vec[2:3] == 8) # FALSE # Et R a beaucoup de méthodes statistiques pré-construites pour les vecteurs : mean(vec) # 9.5 var(vec) # 1.666667 sd(vec) # 1.290994 max(vec) # 11 min(vec) # 8 sum(vec) # 38 # Quelques fonctions préconstruites sympas supplémentaires : 5:15 # 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 seq(from=0, to=31337, by=1337) # => # [1] 0 1337 2674 4011 5348 6685 8022 9359 10696 12033 13370 14707 # [13] 16044 17381 18718 20055 21392 22729 24066 25403 26740 28077 29414 30751 # À DEUX DIMENSIONS (TOUT DANS UNE CLASSE) # Vous pouvez créer une matrice à partir d'entrées du même type comme ceci : mat <- matrix(nrow = 3, ncol = 2, c(1,2,3,4,5,6)) mat # => # [,1] [,2] # [1,] 1 4 # [2,] 2 5 # [3,] 3 6 # Différemment du vecteur, la classe d'une matrice est "matrix", # peut importe ce qu'elle contient class(mat) # => "matrix" # Récupérer la première ligne mat[1,] # 1 4 # Réaliser une opération sur la première colonne 3 * mat[,1] # 3 6 9 # Demander une cellule spécifique mat[3,2] # 6 # Transposer la matrice entière t(mat) # => # [,1] [,2] [,3] # [1,] 1 2 3 # [2,] 4 5 6 # La multiplication de matrices mat %*% t(mat) # => # [,1] [,2] [,3] # [1,] 17 22 27 # [2,] 22 29 36 # [3,] 27 36 45 # cbind() colle des vecteurs ensemble en colonne pour faire une matrice mat2 <- cbind(1:4, c("dog", "cat", "bird", "dog")) mat2 # => # [,1] [,2] # [1,] "1" "dog" # [2,] "2" "cat" # [3,] "3" "bird" # [4,] "4" "dog" class(mat2) # matrix # Encore une fois regardez ce qui se passe ! # Parce que les matrices peuvent contenir des entrées de toutes sortes de # classes, tout sera converti en classe caractère c(class(mat2[,1]), class(mat2[,2])) # rbind() colle des vecteurs ensemble par lignes pour faire une matrice mat3 <- rbind(c(1,2,4,5), c(6,7,0,4)) mat3 # => # [,1] [,2] [,3] [,4] # [1,] 1 2 4 5 # [2,] 6 7 0 4 # Ah, tout de la même classe. Pas de coercitions. Beaucoup mieux. # À DEUX DIMENSIONS (DE CLASSES DIFFÉRENTES) # Pour des colonnes de différents types, utiliser une data frame # Cette structure de données est si utile pour la programmation statistique, # qu'une version a été ajoutée à Python dans le paquet "pandas". students <- data.frame(c("Cedric","Fred","George","Cho","Draco","Ginny"), c(3,2,2,1,0,-1), c("H", "G", "G", "R", "S", "G")) names(students) <- c("name", "year", "house") # name the columns class(students) # "data.frame" students # => # name year house # 1 Cedric 3 H # 2 Fred 2 G # 3 George 2 G # 4 Cho 1 R # 5 Draco 0 S # 6 Ginny -1 G class(students$year) # "numeric" class(students[,3]) # "factor" # Trouver les dimensions nrow(students) # 6 ncol(students) # 3 dim(students) # 6 3 # La fonction data.frame() convertit les vecteurs caractères en vecteurs de # facteurs par défaut; désactiver cette fonction en règlant # stringsAsFactors = FALSE quand vous créer la data.frame ?data.frame # Il y a plusieurs façons de subdiviser les data frames, # toutes subtilement différentes students$year # 3 2 2 1 0 -1 students[,2] # 3 2 2 1 0 -1 students[,"year"] # 3 2 2 1 0 -1 # Une version améliorée de la structure data.frame est data.table. # Si vous travaillez avec des données volumineuses ou des panels, ou avez # besoin de fusionner quelques ensembles de données, data.table peut être # un bon choix. Ici un tour éclair : install.packages("data.table") # télécharge le paquet depuis CRAN require(data.table) # le charge students <- as.data.table(students) students # regardez la différence à l'impression # => # name year house # 1: Cedric 3 H # 2: Fred 2 G # 3: George 2 G # 4: Cho 1 R # 5: Draco 0 S # 6: Ginny -1 G students[name=="Ginny"] # obtiens les lignes avec name == "Ginny" # => # name year house # 1: Ginny -1 G students[year==2] # obtiens les lignes avec year == 2 # => # name year house # 1: Fred 2 G # 2: George 2 G # data.table facilite la fusion entre deux ensembles de données # Faisons une autre data.table pour fusionner students founders <- data.table(house=c("G","H","R","S"), founder=c("Godric","Helga","Rowena","Salazar")) founders # => # house founder # 1: G Godric # 2: H Helga # 3: R Rowena # 4: S Salazar setkey(students, house) setkey(founders, house) students <- founders[students] # merge les deux ensembles de données qui matchent "house" setnames(students, c("house","houseFounderName","studentName","year")) students[,order(c("name","year","house","houseFounderName")), with=F] # => # studentName year house houseFounderName # 1: Fred 2 G Godric # 2: George 2 G Godric # 3: Ginny -1 G Godric # 4: Cedric 3 H Helga # 5: Cho 1 R Rowena # 6: Draco 0 S Salazar # data.table facilite le résumé des tableaux students[,sum(year),by=house] # => # house V1 # 1: G 3 # 2: H 3 # 3: R 1 # 4: S 0 # Pour supprimer une colonne d'une data.frame ou data.table, # assignez-lui la valeur NULL students$houseFounderName <- NULL students # => # studentName year house # 1: Fred 2 G # 2: George 2 G # 3: Ginny -1 G # 4: Cedric 3 H # 5: Cho 1 R # 6: Draco 0 S # Supprimer une ligne en subdivisant # En utilisant data.table : students[studentName != "Draco"] # => # house studentName year # 1: G Fred 2 # 2: G George 2 # 3: G Ginny -1 # 4: H Cedric 3 # 5: R Cho 1 # En utilisant data.frame : students <- as.data.frame(students) students[students$house != "G",] # => # house houseFounderName studentName year # 4 H Helga Cedric 3 # 5 R Rowena Cho 1 # 6 S Salazar Draco 0 # MULTI-DIMENSIONNELLE (TOUS ÉLÉMENTS D'UN TYPE) # Les arrays créent des tableaux de n dimensions. # Tous les éléments doivent être du même type. # Vous pouvez faire un tableau à 2 dimensions (une sorte de matrice) array(c(c(1,2,4,5),c(8,9,3,6)), dim=c(2,4)) # => # [,1] [,2] [,3] [,4] # [1,] 1 4 8 3 # [2,] 2 5 9 6 # Vous pouvez aussi utiliser array pour faire des matrices à 3 dimensions : array(c(c(c(2,300,4),c(8,9,0)),c(c(5,60,0),c(66,7,847))), dim=c(3,2,2)) # => # , , 1 # # [,1] [,2] # [1,] 2 8 # [2,] 300 9 # [3,] 4 0 # # , , 2 # # [,1] [,2] # [1,] 5 66 # [2,] 60 7 # [3,] 0 847 # LES LISTES (MULTI-DIMENSIONNELLES, ÉVENTUELLEMMENT DÉCHIRÉES, # DE DIFFÉRENTS TYPES) # Enfin, R a des listes (de vecteurs) list1 <- list(time = 1:40) list1$price = c(rnorm(40,.5*list1$time,4)) # random list1 # Vous pouvez obtenir des éléments de la liste comme ceci list1$time # une façon list1[["time"]] # une autre façon list1[[1]] # encore une façon différente # => # [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 # [34] 34 35 36 37 38 39 40 # Vous pouvez subdiviser les éléments d'une liste comme n'importe quel vecteur list1$price[4] # Les listes ne sont pas les structures de données les plus efficaces # à utiliser avec R ; # À moins d'avoir une très bonne raison, vous devriez utiliser data.frames # Les listes sont souvent retournées par des fonctions qui effectuent # des régressions linéaires. ########################################## # La famille de fonction apply() ########################################## # Vous vous rappelez mat ? mat # => # [,1] [,2] # [1,] 1 4 # [2,] 2 5 # [3,] 3 6 # Utilisez apply(X, MARGIN, FUN) pour appliquer la fonction FUN à la matrice X # sur les lignes (MAR = 1) ou les colonnes (MAR = 2) # R exécute FUN à chaque lignes (ou colonnes) de X, beaucoup plus rapidement # que le ferait une boucle for ou while apply(mat, MAR = 2, jiggle) # => # [,1] [,2] # [1,] 3 15 # [2,] 7 19 # [3,] 11 23 # D'autres fonctions : ?lapply, ?sapply # Ne soyez pas trop intimidé ; tout le monde reconnaît que c'est un peu déroutant # Le paquet plyr vise à remplacer (et améliorer !) la famille *apply(). install.packages("plyr") require(plyr) ?plyr ############################ # Charger des données ############################ # "pets.csv" est un fichier sur internet # (mais il pourrait être tout aussi facilement sur votre ordinateur) pets <- read.csv("https://learnxinyminutes.com/pets.csv") pets head(pets, 2) # first two rows tail(pets, 1) # last row # Pour sauvegarder une data frame ou une matrice en fichier .csv write.csv(pets, "pets2.csv") # to make a new .csv file # définir le répertoire de travail avec setwd(), le récupérer avec getwd() # Essayez ?read.csv et ?write.csv pour plus d'informations ################ # Les tracés ################ # LES FONCTIONS DE TRACÉ PRÉCONSTRUITES # Les diagrammes de dispersion ! plot(list1$time, list1$price, main = "fake data") # Les régressions ! linearModel <- lm(price ~ time, data = list1) linearModel # sort le résultat de la régression # Tracer une ligne de regression sur une tracé existant abline(linearModel, col = "red") # Obtenir une variété de diagnostiques sympas plot(linearModel) # Les histogrammes ! hist(rpois(n = 10000, lambda = 5), col = "thistle") # Les diagrammes en bâtons ! barplot(c(1,4,5,1,2), names.arg = c("red","blue","purple","green","yellow")) # GGPLOT2 # Mais ceux-ci ne sont même pas les plus jolis tracés de R # Essayez le paquet ggplot2 pour d'avantages de graphiques install.packages("ggplot2") require(ggplot2) ?ggplot2 pp <- ggplot(students, aes(x=house)) pp + geom_histogram() ll <- as.data.table(list1) pp <- ggplot(ll, aes(x=time,price)) pp + geom_point() # ggplot2 a une documentation excellente #(disponible sur http://docs.ggplot2.org/current/)