Einfuhrung in die Statistik-Programmier-Sprache R¨ 1 ...

1 Einf uhrung in die Statistik-Programmier-Sprache RM uller, SS 20051 Grundlagen von RDie statistik -Software R ist eine objekt-orientierte, interaktive Programmiersprache, mit dereinfach statistische Auswertungen vorgenommen, vielf altige Grafiken erstellt und Simulationendurchgef uhrt werden k onnen. Sie kann umsonst vom Internet heruntergeladen werden. Es gibtviele Erg anzungspakete. Hier wird vor allem das Basis-Paket beschrieben. Anderungen f ur dieneueste nach M oglichkeit ber ucksichtigt. Es kann aber sein, dass einige Anderungen nicht ubernommen Herunterladen der freien Software RIm folgenden wird das Herunterladen des Basis-Paketes f ur einen Windows-Rechner ( Win-dows NT oder Windows 98, 2000, XP) beschrieben.

2 Die Vorgehensweise ist aber f ur andereRechner sehr ahnlich. Insbesondere gibt es unter der gleichen Internet-Adresse auch R-Versionenf ur andere R auf einen Windows-Rechner herunterzuladen, klickt manbei der Internet- (95 and later)und anschlie end aufbase. Dannspeichert man alles einen Ordner des Computers, der die Programme vonR enthalten soll. Um R zu installieren klickt man Dann wird R mit Unter-ordnern in dem ausgew ahlten Ordner installiert. Danach kann R gestartet Ordner\rw2001\doc\manualenth alt die ausf uhrliche Einf uhrung in R Starten von R im Rechnerraum der MathematikMan geht nacheinander aufStart,Programme,Rund startet mit Starten von R allgemeinMan geht dazu innerhalb des benutzten Ordners zu\rw2001\bin\ klickt Es erscheint dann ein Fenster mit ungef ahr folgendem Inhalt:R : Copyright 2000, The R Development Core TeamVersion (February 29, 2000)R is free software and comes with ABSOLUTELY NO are welcome to redistribute it under certain "?

3 License" or "?licence" for distribution is a collaborative project with many uller: Einf uhrung in die Statistik-Programmier-Sprache R2 Type "?contributors" for a "demo()" for some demos, "help()" for on-line help, or" ()" for a HTML browser interface to "q()" to quit R.>Nach dem Zeichen > k onnen die R-Befehle eingegeben werden. Allerdings bestehtbei dieserVorgehensweise noch ein Nachteil. Alle gelesenen Dateien,wie zum Beispiel Datens atze, m ussenin dem Unterordner\rw2001\binliegen, und alles, was gespeichert wird, wird auch in diesemOrdner abgelegt. Der Ordner\rw2001\binist n amlich das voreingestellte Arbeitsverzeichnis vonR. Im Rechnerraum ist aber darauf kein Zugriff m oglich. Auf einem privaten Rechner ist dasauch ein Nachteil, wenn verschiedene Projekte mit R bearbeitet werden.

4 Dann sollten am bestendie Datens atze und Ergebnisse der verschiedenen Projekte in verschiedenen Ordnern abgelegtwerden. Das kann dadurch erreicht werden, dass Ikonen erzeugt werden, die eine Verkn upfungmit den gew unschten Arbeitsverzeichnissen Erstellung einer Ikone mit einer Verkn upfung zu einem speziellen Arbeitsver-zeichnisUm eine Ikone mit einer speziellen Verkn upfung zu erstellen, klickt man mit der rechten Mausta-ste in den Hintergrund und dann mit der linken Maustaste auf folgende Befehle:neu,Verkn upfungundDurchsuchen. Dann sucht man den Ordner, in dem steht. markiert ist, klickt man auf Offnen, dann aufWeiter. Danach kann ein neuer Namef ur die Verkn upfung angegeben werden, Ein Klick aufFertigstellenergibt,dass die Ikone im Hintergrund, die vorher den NamenNeue Verkn upfunghatte, hat jetzt denneuen Namen besitzt.

5 Das Arbeitsverzeichnis dieser Ikone ist aber weiterhin das voreingestellteArbeitsverzeichnis\rw2001 \bin. Also sollte man f ur diese Ikone das gew unschte Arbeitsverzeich-nis zuordnen. Dieses Arbeitsverzeichnis kann aber auch jederzeit nachtr aglich ge andert muss man nur mit der rechten Maustaste auf die Ikone klicken und dann mit der lin-ken Maustaste nacheinander die BefehleEigenschaftenundVerkn upfunganklicken. In demerscheinenden Fenster kann dann das gew unschte Arbeitsverzeichnis eingegeben werden. Nachdem Erstellen der Ikone muss zum Starten von R nur noch mit einem Doppelklick auf die Ikonegeklickt Kommando-FensterNach dem Starten von R erscheint das Kommando-Fenster. In diesem werden die Komman-dos/Befehle geschrieben.

6 Jeder Befehl beginnt mit > , das von R gegeben wird. Der Befehlwird ausgef uhrt, wenn die TasteEntergedr uckt wird. Die allgemeine Form ist:>BefehlEnter,zum Beispiel:> 3 * (4 + 2) f uhrt mit dem Dr ucken vonEnterden Befehl aus. Bei dem Beispiel gibt R nach derAusf uhrung in der n achsten Zeile folgende Antwort: [1] 18 . Danach erscheint in einer weite-M uller: Einf uhrung in die Statistik-Programmier-Sprache R3ren neuen Zeile wieder das Zeichen > , so dass ein neuer Befehl eingegeben werden kann. ImKommando-Fenster steht also dann (das Dr ucken vonEnterwird nicht angezeigt):> 3*(4+2)[1] 18>Ist der Befehl unvollst andig, so antwortet R mit + und erwartet, dass hinter dem + der Be-fehl vervollst andigt wird. , wenn > 3 * (4 + 2 mitEnterabgeschickt wird, sieht manim Kommando-Fenster folgendes:> 3*(4+2+Schreibt man hinter das Zeichen + das Zeichen ) und schickt es mitEnterab, so zeigt dasKommando-Fenster folgendes:> 3*(4+2+ )[1] 18>Ist der Befehl unzul assig oder fehlerhaft, antwortet R mit einer Fehlermeldung.)

7 Diese kann aussehen:> 3+*(4+2)Error: syntax error>Mit der Taste k onnen vorangegangene Befehle wiederholt werden, ohne dasssie wieder einge-tippt werden m ussen. Dabei k onnen fehlerhafte Befehle korrigiert werden, bevor sie mitEnterwieder abgeschickt uckt man gleichzeitig die TastenkombinationCtrl-coderCtrl-Break, dann wird die Ausf uh-rung eines R-Befehls abgebrochen. Das ist manchmal n otig, wenn die Ausf uhrung l anger dauertund man w ahrend der Ausf uhrung einen Fehler Speichern von RechenergebnissenRechenergebnisse, wie das Ergebnis von3*(4+2)k onnen in Variablen gespeichert Namen der Variablen k onnen aus beliebig langen Zeichenketten bestehen. Die Zuweisungdes Ergebnisses zu einer Variablen geschieht mit dem Zuweisungsoperator <- und sieht imallgemeinen folgenderweise aus:>Variablenname<-Befehl.

8 Wird nacheinander mehrmals dergleichen Variablen verschiedene Ergebnisse zugewiesen, enth alt die Variable das Ergebnis derletzten Zuweisung. Um nachzusehen, was eine Variable enth alt, muss man nur den Variablenna-men eingeben und mitEnterabschicken. Das kann so aussehen:> <- 3*(4+2)> [1] 18> <- 3/(4+2)M uller: Einf uhrung in die Statistik-Programmier-Sprache R4> [1] >Eine Variable muss aber nicht nur einen Wert enthalten, sondern kann auch mehrere Werteenthalten. Der einfachste Fall ist der, dass die Variable eine Folge von Zahlenwerten in Formeines Vektors enth alt. ist folgende Zuweisung m oglich:> <- c(1,2,3)> [1] 1 2 3>Die Funktioncbewirkt hier, dass die Zahlen 1, 2 und 3 zu einem Spalten-Vektor zusammengef ugtwerden (cvon combine ).

9 Generell f ugt die Funktioncihre Argumente zu einem Spalten-Vektorzusammen. Dabei k onnen die Argumente auch Befehle oder selbst schon Vektorensein. istfolgendes m oglich:> <- c(1,2,3)> <- c( , ,3*(4+2))> [1] 1 2 3 1 2 3 18>Ergebnisse k onnen aber nicht nur sequentiell als Vektor gespeichert werden, sondern auch alsTafel/Tableau bzw. als Matrix gespeichert werden. Mit der Funktionmatrixwird aus einemVektor eine Matrix erzeugt. Dabei geben die Argumentencolundnrowdie Anzahl der Spaltenbzw. der Zeilen an, wobei nur eins dieser Argumente spezifiziert werden muss. Per Voreinstel-lung wird dann aus dem Vektor spaltenweise eine Matrix erstellt. Soll die Erstellung zeilenweiseerfolgen, muss noch das Argumentbyrow=TRUEbzw. k urzerbyrow=Tbenutzt werden.

10 Hier einBeispiel:> <-c(1,2,3,4,5,6)> <-matrix( ,ncol=2,byrow=T)> [,1] [,2][1,] 1 2[2,] 3 4[3,] 5 6>Mit der Funktiondimk onnen die Dimensionen der Matrix abgefragt werden, und mit der Funk-tiondimnamesk onnen Namen f ur die Zeilen und Spalten der Matrix festgelegt und abge andertwerden. Dabei werden die Namen uber eine Liste mit der Funktionlisteingelesen. Diese Listeenth alt zwei Komponenten. Die erste Komponente ist ein Vektor, der die Namen f ur die Zeilenenth alt, und die zweite Komponente ist der Vektor mit den Namen f ur die Spalten. Wird einedieser Komponenten alsNULL gesetzt, werden keine Namen vergeben. Hier ein Beispiel f ur dieAnwendung vondimunddimnames:> <-matrix(c(1,2,3,4,5,6),ncol=2,byrow=T)> dim( )M uller: Einf uhrung in die Statistik-Programmier-Sprache R5[1] 3 2> dimnames( )<-list(c("Row1","Row2","Row3"),c("C1","C2"))> C2 Row1 1 2 Row2 3 4 Row3 5 6> dimnames( )<-list(NULL,c("C1","C2"))> C2[1,] 1 2[2,] 3 4[3,] 5 6>Mit dem Befehl>objects()oder>ls()werden alle vorhandenen Variablen aufgelistet.