統計用言語Rの使い方 ver. 20162016/07/15 · 統計用言語Rの使い方ver. 2016...
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統計用言語Rの使い方 ver. 2016
基礎工学研究科 ****
2016年 7月 15日(金) 15:00-16:00
約60分予定時間
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2
• Rを(入れてみたが)使い方が分からない人• そもそも使ったことが無い人• Rの存在を知らなかった人
今日の話のメインターゲット
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3
R/Rstudioをインストールして簡単な計算を実行する.
(Rで何ができるか)把握する.
今日の目標
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[本節の内容]
R言語とは?
Rって何
Rを使って何ができるのか
Rstudioの紹介
ファイルを読み込む
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R言語って何ですか
統計解析用のプログラム言語
5
無料ダタ
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何ができるのか
だいたいなんでもできる
通常の四則演算+行列やベクトルの演算
様々な統計分析(回帰や分散分析etc)
データのグラフ表示
最先端の手法が使える
6
R実行画面
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超優秀なツール RStudio
Rのための統合開発環境(便利なツール)
もちろん
Rを見やすくしたようなもの.
データを分析している感が出て恰好良い
導入も簡単
7
無料ダタ
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RStudio
8
RからRstudioへ
RStudioをインストールする前に,先にRをインストールする必要があります!
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[本節の内容]
インストールから実行まで
Rをインストール
Rstudioをインストール
Rstudioを実行する
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Rをダウンロード(1)
CRANからプログラムをダウンロード
http://cran.r-project.org/index.html
10
「Download R for (Windows)」→「base」
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Rをダウンロード(2)
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クリック!
適当なフォルダに保存.(英語版ですが, インストール時に日本語が選択できます.)
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Rをインストール(3)
ダウンロードしたファイルを実行.
R-***-win.exe
「次へ」で進む.
起動オプションなど設定する必要は無い
実行ファイルがインストールできました.
12
これでRが使用可能に.
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Rstudioをダウンロード(1)
公式サイトからプログラムをダウンロードする.
https://www.rstudio.com/
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Rstudioをダウンロード(2)
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on your desktop を選択(ノートPCの方もこちら)
こっちはサーバー用
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Rstudioをダウンロード(3)
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“Recommended for your system”にあるリンクをクリック
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Rstudioをインストール(4)
特に設定は必要ない.
「次へ」で進めばよい.
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RStudioが使用可能に.
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Rstudioを実行する(コンソール)
起動(初期画面).
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コンソール.“3+2”を入力してEnterを押してみる.
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18
単純な計算機として機能している.
複雑な計算も可能
変数も利用可能.(変数宣言必要なし. 詳細は後で.)
対話的に計算ができる.
電卓的利用.
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ここをクリック
もう少しプログラミングっぽい使い方
左上部分に新しい画面が出てきた.
(スクリプト編集画面)
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コンソールとスクリプト
コンソール = 1行ずつ実行
スクリプト = プログラムをまとめて実行
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さっきのコードを書いて…実行する範囲を選択,
で実行!
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ファイルを読み込む: getwd, setwd, read.table
データファイルを読み込みたい
現在の作業ディレクトリを確認
読み込みたいファイルのディレクトリに移動
ファイルを読み込む
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read.csv など色々なコマンドがある.
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スクリプトの編集
出来るだけスクリプトを使いましょう.
直接コンソールに打つと, 間違った時が大変.
22
統計っぽい解析
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[本節の内容]
簡単な統計解析
“ベクトル”という考え方
平均, 分散を計算する
(偏差値を計算する)
(ヒストグラムを描く)
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“ベクトル”という考え方
配列みたいなもの.
数字の列ぐらいに思ってください.
24
aに(1,2,3,4,5)という数字の列を入れる
aに5つの数字が入っている.
ベクトルに対して, 様々な関数が用意されています.
最大値 平均値 分散
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計算は“ベクトル”が基本
例) あるテストの平均点を求める.
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Aさん Bさん Cさん Dさん Eさん Fさん Gさん Hさん
点数 55 45 65 30 85 90 95 50
1) 点数のデータをベクトルで表現
2) 平均点を計算 (meanを使う)
3) 最高点等も計算できる!
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ベクトルに名前を付ける
26
←誰が何点なのか分からない
名前を入れたベクトルを作成. (点数の順番と対応)
pts(点数一覧)に名前を入れる
名前がつきました!
最高点はGさんでした.
①
②
③
④
⑤
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もっと巨大なデータの処理
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200人分の点数のデータがあったとする.
mean, max, minを調べる
:平均点
:最高点
:最低点
手計算だとしんどい
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魔法のコマンド(偏差値編)
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⊹ ∽ ∱≎
≎≘≴∽∱
≘≩
⊾∲ ∽ ∱≎
≎≘≴∽∱
∨≘≩ ⊡ ⊹∩∲≚≩ ∺∽ ≘≩ ⊡ ⊹
⊾≒≩ ∽ ∵∰ ∫ ∱∰≚≩ :偏差値
2行だけ書けば計算できる
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グラフ的な処理
さっきの点数のヒストグラムを描く
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たった一言命令するだけ
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まとめ
R/Rstudioのダウンロード/インストール
計算はベクトルが基本
コマンドいろいろあって便利です
30
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[本節の内容]
グラフを描いてみよう
データのプロット
線形回帰
pairs()
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データのプロット
32
「アイスコーヒーの注文数を予測しよう」
http://markezine.jp/article/detail/16164
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データを入力
頑張って入力します.
33
…こんな感じ
表の上から順に入力 (順番を変えてはいけません)
一言だけ命令
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図を拡大
34
(データ1)22度, 300杯
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図を修正する
plot() だと図は自動で調整される
が, 手動で修正できる.
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:x軸,y軸の範囲
:グラフのタイトル
タイトルが出た
色々なsettingを試してみましょう.(点の間を線で結んでくれる設定等)
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図を修正する(2)
pchとか変えてみる
36
[R-Source]http://cse.naro.affrc.go.jp/takezawa/r-tips/r/53.html
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相関係数を計算
(統計を知っている人用)
37
≃≯≲∨≘∻ ≙ ∩ ∺∽ ≃≯≶∨≘∻ ≙ ∩≰≖∨≘∩≖∨≙ ∩
面倒な計算も一発
かなり強い相関がある ( >0.8 )グラフから見ても線形に近似できそう
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線形回帰
38
≣≯⊮≥≥ ∽ ≡⊣ ≴≥≭≰≥≲≡≴≵≲≥ ∫ ≢
計算の方法について, 興味のある人は「線形回帰」で調べましょう省略!
また一言だけ命令:
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線形回帰(2)
39
たった一言で式が求まった!
これをグラフに書き込んでみる
≣≯⊮≥≥ ∽ ∱∱∺∷∶⊣ ≴≥≭≰≥≲≡≴≵≲≥ ∫ ∳∰∺∲∱
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線形回帰(3)
40
回帰直線を図に書き込む
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pairs()
今あるデータ
41
Day 1 2 3 4 5 6 7 8 9
気温 22 23 23 24 24 25 26 26 27
コーヒー 300 310 320 330 320 330 310 320 310
乱数 0.19 0.77 0.14 0.99 0.57 0.05 0.95 0.75 0.58
データ間に関連があるか? 視覚的に見てみたい⇒関数 pairs( )
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pairs()
42
temperature
300 350 400 450
22
26
30
34
300
350
400
450
coffee
22 26 30 34 0.2 0.6 1.0
0.2
0.6
1.0
dice強い相関がある
相関が弱い
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この章のまとめ
データとplot()で図を書ける
手動調整用のコマンドも豊富
線形回帰も楽々
pairs()とか全部勝手に書いてくれる
43
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今日やったことのおさらい
R/RStudioのDL/Install
簡単な統計解析
平均や分散の計算
偏差値とヒストグラム
グラフを描いてみる
plot() 関数
手動でのグラフの調整
線形回帰
44
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[本節の内容]
本の紹介
Rに関する本の紹介
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本-1
46
初心者向け (R入門書)
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本-2
47
あると便利なリファレンス
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本-3
48
一通りR使える人向け
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本-4
49
よくプログラムを書く人向け
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本-5
50
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本-6
51
「実際に統計解析をする」本(数式もそれなりに載っている)
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[本節の内容]
おまけ
今日使ったソースコード
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53
#analyze points
pts <- c(55,45,65,30,85,90,95,50)
mean(pts)
max(pts)
#big data
pts<-ceiling(rnorm(200,mean=60,sd=15))
min(pts)
max(pts)
mean(pts)
#standard score
normalized.pts <- scale(pts,center=TRUE,scale=TRUE)
50 + 10*normalized.pts
#coffee ~ temperature
temperature <- c(22,23,23,24,24,25,25,26,26,27,27,28,29,32,28,24,31,31,32,33,33,34,34,35,35)
coffee <- c(300,310,320,330,320,330,310,320,310,340,360,350,360,400,370,310,
360,390,390,400,410,450,460,440,480)
今日使ったコード(1)
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54
#simple plot
plot(temperature,coffee)
#manual
plot(temperature,coffee,xlim=c(22,35),
ylim=c(300,480),
main="coffee~temperature",
pch=17)
#linear regression
lm(coffee~temperature)
#plot predicted line
prd <- lm(coffee~temperature)
abline(prd)
今日使ったコード(2)
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[本節の内容]
R-番外編
ヘルプを読む(?mean)
プログラミングっぽい書き方
ベクトルの応用
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ヘルプを読む
コマンド(mean等)のヘルプを読む.
56
例) mean() の使い方を調べる
“? + コマンド名”
RStudioの右下のウインドウにヘルプが表示される.
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mean()のhelp
meanではtrimという引数を入力できる.(入力しなければデフォルト値=0)
57
Arguments(引数)オプションみたいなもの
ちょっと使ってみる.
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meanの引数-trim
ヘルプの下の方に, Exampleが載っている.
58
1行目:xに(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,50)というベクトルを代入
何が違う?
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trimの続き
the fraction (0 to 0.5) of observations to be trimmed from each end of x before the mean is computed. Values of trim outside that range are taken as the nearest endpoint.
59
(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,50)
(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)
trim無し
trim=0.1
∰ ∫ ∱ ∫ ∲ ∫ ∺∺∺∫ ∱∰ ∫ ∵∰∱∲ ∽ ∸∺∷∵
∱ ∫ ∲ ∫ ∺∺∺∫ ∱∰∱∰ ∽ ∵∺∵
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他にも色々調べてみましょう
?plot, ?hist, ?lm, ?abline, …等々
60
けど分かりにくい場合もある.(英語を読むのが面倒臭い)
メジャーな関数なら…
Web検索. またはR-tipsの方が分かりやすいかも.
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プログラミングっぽい書き方
61
1+2+3+…+100を求めたい.
方法1) ベクトルを使う方法.
方法2) forを使う方法.
少しプログラミング風になった.
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プログラミングっぽい書き方
for文について.
Rでfor文を使うと遅い.
forではなくベクトルを使う方が良い.
62
>速い. (場合によっては数百倍)
通常の利用では, 単なる好みの問題
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関数を作る
63
1変数の関数
2変数の関数
更に複雑な関数 ベクトル(pts)
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ベクトルで計算する
64
全ての要素に適用される
∴ ∫ ∲∲∽∨∲ ∫ ∱∩ ∽ ∴ ∫ ∴∽∳ ∽ ∵∺∳∳∳∳∳∺∺∺
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ベクトルで計算する(発展)
65
∱∰∰≘≫∽∱
∨∳≫∲ ∫ ∲≫∩ を求めるにはどうするか?
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行列で計算する(発展)
66
(i,j)要素=ij
∱∰≘≩∻≪∽∱
∱≩≪ をどうやって計算するか?
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R-番外編, まとめ
困ったらヘルプを読みましょう.
Web検索, R-tips,
またはRから呼び出せるヘルプへ.
プログラムっぽい書き方もできます.
for, while, repeat系も利用可.
ただしベクトルを利用した方が早い.
(発展)行列を使って書くのがRの醍醐味.
関数も作れます. 活用しましょう.
67