• R und RStudio (ca. 30 Minuten)
• Datentypen und Datenstrukturen (ca. 60 Minuten)
• Indizierung von Daten (ca. 30 Minuten)
• Ein Grundvokabular (ca. 30 Minuten)

• Wichtige Begriffe und eine Abrundung (ca. 15 Minuten)

• Ablauf: Kurze Informationsvermittlung (60 %) und eigene Arbeit (40 %)

• R ist eine Sprache, eine Software und eine Philosophie
• R is offen, frei, flexibel und transparent
• R ist eine(s) der meistaktiven Sprachen/Programme

• Freie Software für Statistik und Grafikerstellung
• Open-source GNU-Projekt, basierend auf S (John Chambers)
• Benutzbar über ein kommandozeilenbasiertes Interface
• High-level, interpreted, functional, object-oriented

Everything that is called in R is a function.

Everything that is created in R is an object.

• Abgesehen von den Kosten für proprietäre Software?
• Viel größere Anzahl an Entwicklern (und Kontrolleuren)
• Direkter Zugang zu Aktualiserungen/Änderungen
• (Fast) keine lizenzrechtlichen Einschränkungen (GPL3)
• Absolute Transparenz und Modifizierbarkeit

• R kann genutzt werden für
  • Berechnungen und Grafikerstellung
  • Bild- und Tonmanipulation
  • Internet/Emailrecherchen
  • Erstellung von Berichten
  • Schreiben von Büchern
  • Erstellung von Präsentationen

• man die Daten nicht explizit zu sehen bekommt,
• man explizit schreibt, was zu tun ist,
• man über Datenstrukturen nachdenken muss,
• man fast die ganze Zeit Funktionen kombiniert,
• man graphischen (nicht tabellarischen) Output erzeugt.

• man fast gänzlich ohne die Maus auskommt.

• R ist objekt-orientiert und vektor-basiert

• Zeit: 5 Minuten, Art: globale Diskussion
  • Welche fünf Schlagworte beschreiben R am besten?
  • Was sind Vor- und Nachteile von "free and open software"?
  • Starten Sie RStudio, nutzen Sie R wie einen Taschenrechner
    • Berechnen Sie das Volumen einer Kugel mit 5 cm Radius
    • Berechnen Sie in R: die Wurzel des Quadrats des Kosinus einer Zahl

• RStudio ist eine graphische Benutzer- und Entwicklerumgebung für R
• Zweite Haut für R, um effektiver arbeiten zu können
• Ursrünglich Analogon zu Matlab-Interface, nun viel weitreichender
• Spagat zwischen kommerzieller Software und Tool für R-community (RStudio commercial: "A commercial license for organizations not able to use AGPL software")

• Programm für nahezu alle Betriebssysteme
• Integration aller Werkzeuge für R in einem Programm
• Unterstützung von mehreren Projekten
• Unterstützung von Versionierungstools
• Unterstützung interaktiver Grafiken
• Erzeugung einer Vielzahl von Dokumenten

• Vier Fenster
  • Skript-Fenster
  • Konsolen-Fenster
  • Variablen-Fenster
  • Multifunktions-Fenster
• Größe und Inhalte können individuell modifiziert werden
• RStudio ist html-basiert

• "Die magischen Tasten: Tab, Pfeil hoch/runter und Enter"
• Syntax-highlighting
• Autovervollständigung
• Autoeinrückung
• Ausführung von Teilen und gesamten Skripten

• Darstellung aller Objekte (Variablen und Funktionen), die in der R-Session bestehen (Environment)
• Anzeige des gesamten Verlaufs, Möglichkeit alle Kommandos erneut auszuführen (History)
• Möglichkeit des Exports (und Imports) von Environment und History
• optional weitere Elemente (Versionierung, Präsentationsvorschau etc.)

• Dateimanager
• Plotfenster
• Übersicht und Management der installierten Pakete (packages)
• Hilfe
• optional weitere Fenster

• Projekte sind in sich geschlossene R-Sessions, mit allen Objekten, Workspaces, Packages, Skripten und Histories.
• Erleichtern konsistentes Arbeiten und schnelle Wechsel zwischen Arbeits-Projekten.
• Erstellung über Projects > New Project

• https://support.rstudio.com/hc/en-us/categories/200035113-Documentation?version=1.0.44&mode=desktop (Die offizielle RStudio-Dockumentation)
• http://dss.princeton.edu/training/RStudio101.pdf (Eine kleine Foliensammlung zu RStudio)
• https://www.youtube.com/watch?v=enVcKR9RMzQ (Eine Einführung als Video auf Englisch)

• Zeit: 5 Minuten, Art: selbständige Übung
  • (Starten Sie RStudio)
  • Erstellen Sie ein neues Projekt ("R_Intro")
  • Erstellen Sie ein neues R-Skript
    • Erzeugen Sie eine Sequenz von Werten (x <- 1:10)
    • Übergeben Sie die Wurzel des Quadrats des Kosinus der Sequenz x an die Variable y
    • Inspizieren Sie Environment und History

• Datentypen bestimmen, wie Werte behandelt werden und welche Operationen möglich sind
• R unterstützt die üblichen und weitere Datentypen
• Datentypen können begrenzt ineinander konvertiert werden
• Datentypen folgen einen Hierarchie:

logical > integer > double > complex > character

• Konvertierung in die andere Richtung erzeugt Datenverlust
• Vgl. Skalenniveaus (nominal, ordinal, Intervall, Ratio)

• in R sind Integer oder Double automatisch Numeric
• Integer-Werte sind numerische Werte ohne Dezimalstelle
• Definition mit numeric()
• Konvertierung mit as.numeric() (Achtung, Dezimalstelle wird abgeschnitten bei as.integer())
• Abfrage mit is.numeric()
• Generelle Abfrage des Datentyps mit typeof()

• Komplexe Zahlen, enthalten einen imaginären und einen realen Teil
• Extraktion der Teile mit Re() und Im()
• Definition mit complex()
• Konvertierung mit as.complex()
• Abfrage mit is.complex()

• Logische Werte, Daten, die nur zwei Werte annehmen können: TRUE (1) oder FALSE (0)
• Üblicherweise das Ergebnis von logischen Operationen (Bool'sche Algebra)
• Berechnungen sind möglich (0 und 1)
• Definition mit logical()
• Konvertierung mit as.logical()
• Abfrage mit is.logical()

• Wörtlich sind "characters" einzelne Buchstaben, Zahlen, Symbole, Digits etc.
• In R sind character-Werte Strings, alphanumerische Werte beliebiger Länge
• character ist der offenste und begrenzteste Datentyp in R
• Angabe über " "
• Definition mit character()
• Konvertierung mit as.character()
• Abfrage mit is.character()

• Zeit- und Datumswerte… sind ein weites Feld
• In R sind Zeitwerte als POSIX (Portable Operating System Interface) definiert
• POSIXct (ct calendar time) and POSIXlt (lt local time)
• Numerische Angabe der Sekunden seit einem Stichtag: 1970-01-01 00:00:00 UTC
• Definition und Umwandlung sind ein Kapitel für sich (as.POSIXct() und strptime())
• Extraktion von Teilen des Datums mit format() oder strftime()

• Missing Values (Fehlwerte) haben den Wert NA (i.e., Typ logical), Test mit is.na()
• Operationen mit nicht definiertem Ergebnis (z.B: 0 / 0) erzeugen den Typ NaN (Not a Number)
• Das NULL-Objekt wird genutzt um zu beschreiben, dass ein Objekt nicht vorhanden ist. NULL hat keinen Datentyp und kann nicht konvertiert werden.

• Bestimmt Organisation und Ansprache von Daten
• Strukturen sind (bedingt) ineinander konvertierbar
• Abfrage der Datenstruktur mit str()

• Vektoren sind die simpelste Datenstruktur
• Ein Objekt enthält m Werte, in einer Spalte (col) angeordnet
• Vektoren sind also eindimensionale Strukturen (m:1)
• Vektoren besitzen einen beliebigen aber konsistenten Datentyp
• Erzeugung mit c() (combine) oder seq() (sequence)
• Abfrage der Länge mit length()
• Beispiele: c(1, 2, 3, 4:10), seq(from = 1, to = 10, by = 2), c(c(1, 2, 3), seq(4, 6), 7:10)

• Matrixobjekt hat m Zeilen (rows) und n Spalten (cols)
• Matrizen sind zweidimensionale Objekte (m:n)
• Matrizen besitzen einen beliebigen aber konsistenten Datentyp
• Erzeugung mit matrix(data, nrow, ncol)
• Erzeugung mit rbind() (row-bind) und cbind() (col-bind)
• Konvertierung mit as.matrix()
• Auflösung mit as.numeric() (oder as.character() etc.)

• Abfrage der Länge (i.e., Anzahl aller Werte) mit length()
• Abfrage der Zeilen/Spaltenanzahl/Dimension: nrow(), ncol(), dim()

X <- matrix(data = 1:10, nrow = 2)
dim(X)

## [1] 2 5

nrow(X)

## [1] 2

• Transponieren t(), Diagonale diag()
• Erweiterung der Dimensionen führt zum Array (array(data, dim))

• Data frames sind die häufigste Datenstruktur in R
• Bestehen aus Vektoren der gleichen Länge aber beliebigen Datentyps
• Data frames sind zweidimensionale Objekte (m:n)
• Spalten sollten einen Namen haben (zur Definition names())
• Zeilen können auch einen Namen haben (rownames())
• Erzeugung mit data.frame()
• Konvertierung mit as.data.frame()
• Auflösung mit unlist()

• Abfrage der Länge (i.e., Anzahl aller Werte) mit length()
• Abfrage der Zeilen/Spaltenanzahl/Dimension: nrow(), ncol(), dim()

x <- 1:3
y <- c("a", "b", "c")
d <- data.frame(x = x, y = y)

str(d)

## 'data.frame':    3 obs. of  2 variables:
##  $ x: int  1 2 3
##  $ y: Factor w/ 3 levels "a","b","c": 1 2 3

names(d)

## [1] "x" "y"

• Flexibelste (und "schlampigste") Datenstruktur in R
• Kann beliebige Datentypen und Datenstrukturen beliebiger Länge enthalten
• Grundstruktur ist ein Vektor, aber Element sind beliebige Objekte
• Elemente sollten Namen haben (zur Definition names())
• Erzeugung mit list()
• Konvertierung mit as.list()
• Auflösung mit unlist()

• Abfrage der Länge (i.e., Anzahl der Elemente) mit length()

x <- 1:3
y <- c("a", "b", "c")
l <- list(x = x, y = y)

str(l)

## List of 2
##  $ x: int [1:3] 1 2 3
##  $ y: chr [1:3] "a" "b" "c"

l

## $x
## [1] 1 2 3
## 
## $y
## [1] "a" "b" "c"

• Grundlage objektorientierter Programmierung in R
• Bedingt vergleichbar mit Listen, aber restriktivere Definition
• Enthalten Komponenten beliebiger Datenstruktur und Datentypen

data(volcano)
V <- raster::raster(x = volcano)

str(V)

## Formal class 'RasterLayer' [package "raster"] with 12 slots
##   ..@ file    :Formal class '.RasterFile' [package "raster"] with 13 slots
##   .. .. ..@ name        : chr ""
##   .. .. ..@ datanotation: chr "FLT4S"
##   .. .. ..@ byteorder   : chr "little"
##   .. .. ..@ nodatavalue : num -Inf
##   .. .. ..@ NAchanged   : logi FALSE
##   .. .. ..@ nbands      : int 1
##   .. .. ..@ bandorder   : chr "BIL"
##   .. .. ..@ offset      : int 0
##   .. .. ..@ toptobottom : logi TRUE
##   .. .. ..@ blockrows   : int 0
##   .. .. ..@ blockcols   : int 0
##   .. .. ..@ driver      : chr ""
##   .. .. ..@ open        : logi FALSE
##   ..@ data    :Formal class '.SingleLayerData' [package "raster"] with 13 slots
##   .. .. ..@ values    : num [1:5307] 100 100 101 101 101 101 101 100 100 100 ...
##   .. .. ..@ offset    : num 0
##   .. .. ..@ gain      : num 1
##   .. .. ..@ inmemory  : logi TRUE
##   .. .. ..@ fromdisk  : logi FALSE
##   .. .. ..@ isfactor  : logi FALSE
##   .. .. ..@ attributes: list()
##   .. .. ..@ haveminmax: logi TRUE
##   .. .. ..@ min       : num 94
##   .. .. ..@ max       : num 195
##   .. .. ..@ band      : int 1
##   .. .. ..@ unit      : chr ""
##   .. .. ..@ names     : chr ""
##   ..@ legend  :Formal class '.RasterLegend' [package "raster"] with 5 slots
##   .. .. ..@ type      : chr(0) 
##   .. .. ..@ values    : logi(0) 
##   .. .. ..@ color     : logi(0) 
##   .. .. ..@ names     : logi(0) 
##   .. .. ..@ colortable: logi(0) 
##   ..@ title   : chr(0) 
##   ..@ extent  :Formal class 'Extent' [package "raster"] with 4 slots
##   .. .. ..@ xmin: num 0
##   .. .. ..@ xmax: num 1
##   .. .. ..@ ymin: num 0
##   .. .. ..@ ymax: num 1
##   ..@ rotated : logi FALSE
##   ..@ rotation:Formal class '.Rotation' [package "raster"] with 2 slots
##   .. .. ..@ geotrans: num(0) 
##   .. .. ..@ transfun:function ()  
##   ..@ ncols   : int 61
##   ..@ nrows   : int 87
##   ..@ crs     :Formal class 'CRS' [package "sp"] with 1 slot
##   .. .. ..@ projargs: chr NA
##   ..@ history : list()
##   ..@ z       : list()

• Zeit: 5 - 10 Minuten, Art: selbständige Arbeit
  • Erzeugen Sie einen Vektor x aus den Zahlen 0 bis 5
  • Erzeugen Sie einen Vektor y aus sechs beliebigen Buchstaben
  • Überprüfen Sie die Datentypen der beiden Vektoren
  • Kombinieren Sie die Vektoren zu einem neuen Vektor z. Welchen Datentyp erwarten Sie für z?
  • Konvertieren Sie x in einen logischen Vektor (Name x2)
  • Berechnen Sie die Summen von x, y und z

• Zeit: 5 - 10 Minuten, Art: selbständige Arbeit
  • Konvertieren Sie x in eine Matrix X mit 2 Zeilen
  • Ermitteln Sie Länge, Zeilenanzahl und Spaltenanzahl von X
  • Erzeugen Sie einen Data frame D aus x und y
  • Konvertieren Sie den Data frame in eine Liste L
  • Ändern Sie die Namen der Elemente von L in "A" und "B"
  • Inspizieren Sie die Datenstruktur von X, D und L. Was sind Unterschiede, was Gemeinsamkeiten?

• Essentiell, um einzelne Werte von Objekten anzusprechen
• Erfolgt über Operatoren: [], [,], [[]], $, @
• Jede Datenstruktur wird anders indiziert
• Wichtigste Fertigkeit im Umgang mit R
• Indizierung mit negativen Zahlen entfernt Werte

• Indizierung beschreibt die Position(en) von Vektorelementen
• Indizierung über eckige Klammern: [m]

x <- 1:10
x[1]

## [1] 1

x[1:3]

## [1] 1 2 3

x[c(1, 4)]

## [1] 1 4

x[length(x)]

## [1] 10

• Zwei Dimensionen benötigen zwei Index-Angaben: [m,n]

X <- matrix(data = 1:9, nrow = 3)
X

##      [,1] [,2] [,3]
## [1,]    1    4    7
## [2,]    2    5    8
## [3,]    3    6    9

X[1, 1]

## [1] 1

X[1:2, 2]

## [1] 4 5

X[,1]

## [1] 1 2 3

• Zwei Möglichkeiten: über Elementposition [[m]] und Elementname $

D <- data.frame(x = 1:2, y = 3:4)
D[[1]]

## [1] 1 2

D$y

## [1] 3 4

D$y[2]

## [1] 4

• Über @-Operator und Name der Komponente
• Wichtig: die Datenstruktur muss bekannt sein (str())

V

## class       : RasterLayer 
## dimensions  : 87, 61, 5307  (nrow, ncol, ncell)
## resolution  : 0.01639344, 0.01149425  (x, y)
## extent      : 0, 1, 0, 1  (xmin, xmax, ymin, ymax)
## coord. ref. : NA 
## data source : in memory
## names       : layer 
## values      : 94, 195  (min, max)

V@data@values

##    [1] 100 100 101 101 101 101 101 100 100 100 101 101 102 102 102 102 103
##   [18] 104 103 102 101 101 102 103 104 104 105 107 107 107 108 108 110 110
##   [35] 110 110 110 110 110 110 108 108 108 107 107 108 108 108 108 108 107
##   [52] 107 107 107 106 106 105 105 104 104 103 101 101 102 102 102 102 102
##   [69] 101 101 101 102 102 103 103 103 103 104 105 104 103 102 102 103 105
##   [86] 106 106 107 109 110 110 110 110 111 112 113 114 116 115 114 112 110
##  [103] 110 110 109 108 109 109 109 109 108 108 108 108 107 107 106 106 105
##  [120] 105 104 104 102 102 103 103 103 103 103 102 102 102 103 103 104 104
##  [137] 104 104 105 106 105 104 104 105 106 107 108 110 111 113 114 115 114
##  [154] 115 116 118 119 119 121 121 120 118 116 114 112 111 110 110 110 110
##  [171] 109 109 109 109 108 108 107 107 106 106 105 105 104 103 103 104 104
##  [188] 104 104 104 103 103 103 103 104 104 104 105 105 106 107 106 106 106
##  [205] 107 108 110 111 114 117 118 117 119 120 121 122 124 125 126 127 127
##  [222] 126 124 122 120 117 116 113 111 110 110 110 109 109 109 109 108 108
##  [239] 107 107 106 106 105 105 104 104 105 105 105 105 105 104 104 103 104
##  [256] 104 105 105 105 106 107 108 108 108 109 110 112 114 115 118 121 122
##  [273] 121 123 128 131 129 130 131 131 132 132 131 130 128 126 122 119 115
##  [290] 114 112 110 110 110 110 110 109 109 108 107 107 107 106 106 105 105
##  [307] 105 105 106 106 106 106 105 105 104 104 105 105 106 106 107 109 110
##  [324] 110 112 113 115 116 118 119 121 124 126 126 129 134 137 137 136 136
##  [341] 135 136 136 136 135 133 129 126 122 118 116 115 113 111 110 110 110
##  [358] 110 109 108 108 108 107 107 106 106 105 106 106 107 107 107 107 106
##  [375] 106 105 105 106 106 107 108 109 111 113 114 116 118 120 121 122 123
##  [392] 125 127 129 130 135 140 142 142 142 141 140 140 140 140 139 137 134
##  [409] 129 125 121 118 116 114 112 110 110 110 111 110 109 109 108 108 107
##  [426] 107 106 106 107 107 108 108 108 108 107 107 106 106 107 108 108 110
##  [443] 113 115 117 118 120 122 124 125 127 128 129 131 134 135 141 146 147
##  [460] 146 146 145 144 144 144 143 142 141 139 135 130 126 122 118 116 114
##  [477] 112 112 113 112 110 110 109 109 108 108 107 106 107 108 108 109 109
##  [494] 109 109 108 108 107 108 108 110 111 113 116 118 120 123 125 127 129
##  [511] 130 132 134 135 137 139 142 146 152 152 151 151 150 149 148 148 146
##  [528] 145 143 142 139 135 131 127 122 119 117 115 115 115 114 112 110 110
##  [545] 109 109 108 107 107 108 109 109 110 110 110 110 109 109 108 110 110
##  [562] 113 116 118 120 122 125 127 129 133 136 138 140 141 142 148 150 151
##  [579] 156 158 159 158 157 158 158 154 151 149 148 146 144 141 137 134 130
##  [596] 125 122 120 118 117 117 115 113 111 110 110 109 108 107 107 109 110
##  [613] 110 111 111 111 111 110 110 110 112 114 118 121 123 125 127 129 133
##  [630] 137 141 143 145 146 148 150 154 156 159 161 162 163 164 163 164 164
##  [647] 160 157 154 151 149 146 144 140 137 133 129 126 124 121 119 118 116
##  [664] 114 112 111 110 109 108 107 106 110 110 111 113 112 111 113 112 112
##  [681] 114 116 119 121 124 127 129 133 138 143 146 149 149 151 153 154 157
##  [698] 159 160 163 165 166 167 168 168 168 168 166 162 159 157 154 152 149
##  [715] 144 140 136 133 131 128 125 122 119 117 115 113 111 110 109 108 107
##  [732] 106 110 111 113 115 114 113 114 114 115 117 119 121 124 126 129 133
##  [749] 140 145 150 154 155 155 157 159 161 162 164 165 167 168 169 170 172
##  [766] 174 172 172 171 169 166 163 161 158 153 148 143 140 137 134 131 128
##  [783] 125 120 118 116 114 112 110 109 108 107 105 111 113 115 117 116 115
##  [800] 116 117 117 119 121 124 126 128 132 137 143 151 156 161 161 162 163
##  [817] 165 166 167 168 170 171 173 175 177 179 178 177 176 176 174 171 169
##  [834] 165 161 156 152 148 144 140 138 135 131 127 123 119 117 115 113 111
##  [851] 110 108 106 105 114 115 117 117 117 118 119 119 120 121 124 126 128
##  [868] 131 137 143 150 156 160 163 165 168 170 171 172 173 174 175 177 179
##  [885] 180 182 183 183 183 183 180 178 177 172 168 164 160 156 152 148 144
##  [902] 141 138 134 130 126 121 117 114 112 110 110 108 106 104 116 118 118
##  [919] 118 120 121 121 122 122 123 125 128 130 134 141 147 152 156 160 165
##  [936] 168 170 174 176 179 180 181 181 182 182 183 184 186 187 187 184 184
##  [953] 181 180 176 172 168 165 161 157 153 149 145 142 138 133 129 125 120
##  [970] 115 111 110 110 108 106 104 118 120 120 121 122 123 124 124 125 126
##  [987] 127 129 132 135 142 149 153 157 161 166 170 174 178 180 182 183 184
## [1004] 184 185 186 186 187 189 189 189 189 189 186 182 179 175 171 168 165
## [1021] 162 157 152 149 145 141 137 131 125 120 116 111 110 110 108 106 104
## [1038] 120 121 122 123 124 125 126 127 127 128 130 132 134 137 142 151 155
## [1055] 158 162 169 172 176 181 183 184 186 187 188 189 189 189 189 190 190
## [1072] 191 190 190 188 186 183 180 175 171 168 165 161 157 152 149 145 141
## [1089] 134 127 121 116 112 110 110 108 106 104 120 122 125 126 126 127 128
## [1106] 129 130 130 132 134 136 139 145 152 157 160 167 172 175 178 181 185
## [1123] 186 188 190 191 192 193 193 192 192 191 192 191 191 190 190 187 184
## [1140] 181 177 172 169 165 161 156 152 147 143 139 131 123 119 115 111 110
## [1157] 108 106 105 121 124 126 128 129 129 130 131 132 133 135 137 139 143
## [1174] 150 154 159 164 170 173 176 179 184 186 189 190 191 192 193 194 195
## [1191] 194 193 192 191 191 191 191 190 190 188 184 181 177 173 169 165 160
## [1208] 155 149 145 142 136 129 123 118 114 110 108 108 107 122 125 127 130
## [1225] 130 131 133 134 135 136 137 140 143 147 154 158 162 166 171 174 177
## [1242] 181 186 189 190 190 191 192 191 191 190 189 188 189 190 190 191 190
## [1259] 190 190 189 186 184 181 177 173 169 164 158 152 148 144 140 134 125
## [1276] 118 115 111 110 108 107 122 125 128 130 132 133 135 136 137 139 140
## [1293] 143 147 152 157 161 164 168 172 175 179 182 186 190 190 190 190 189
## [1310] 187 184 184 183 182 182 183 183 183 184 185 186 187 186 185 184 181
## [1327] 177 173 169 163 157 149 145 141 136 130 119 116 112 110 108 106 123
## [1344] 126 129 131 133 135 137 138 139 141 143 147 150 156 161 164 167 170
## [1361] 173 177 181 184 187 188 190 189 187 185 183 179 176 174 174 174 174
## [1378] 174 176 177 179 180 182 183 182 181 181 180 176 171 166 160 152 147
## [1395] 142 138 133 126 121 115 110 106 105 124 127 130 132 135 137 138 140
## [1412] 142 144 147 149 154 157 161 165 168 171 175 178 181 184 186 187 187
## [1429] 184 184 181 179 175 171 169 168 168 168 169 170 172 174 177 178 179
## [1446] 180 181 181 180 179 174 167 161 155 148 144 139 134 128 121 115 110
## [1463] 106 105 123 128 131 133 136 138 140 142 144 146 149 151 154 157 160
## [1480] 164 168 172 175 178 181 183 184 184 185 183 180 177 174 170 167 165
## [1497] 164 164 164 165 166 168 171 175 176 178 180 181 180 180 179 177 170
## [1514] 163 157 150 144 139 134 128 121 115 110 108 107 123 127 131 134 136
## [1531] 138 140 142 144 147 149 151 154 157 160 164 168 171 174 178 180 181
## [1548] 181 182 183 181 178 173 169 166 163 161 161 160 160 161 163 165 168
## [1565] 173 176 178 179 180 181 180 180 175 173 166 159 152 145 139 134 127
## [1582] 121 115 110 109 108 120 124 128 131 134 137 139 142 144 146 149 151
## [1599] 153 156 160 163 167 171 174 178 180 180 180 180 180 180 175 171 167
## [1616] 162 160 158 157 157 157 158 159 162 166 170 175 177 178 180 181 181
## [1633] 180 178 175 169 160 154 148 140 134 128 121 115 110 110 109 118 121
## [1650] 125 129 132 134 137 140 142 145 147 149 151 155 159 163 166 169 173
## [1667] 177 179 180 180 180 180 179 174 169 166 161 158 156 154 153 153 154
## [1684] 156 159 163 169 173 175 178 180 181 180 180 179 175 170 160 154 149
## [1701] 142 135 128 122 116 111 110 110 117 120 121 125 129 132 135 138 140
## [1718] 143 145 147 149 153 157 160 163 166 171 174 177 179 180 180 180 179
## [1735] 172 168 164 160 157 154 151 149 150 150 154 158 164 169 174 178 180
## [1752] 180 180 180 178 177 175 170 161 153 148 142 135 129 123 116 113 112
## [1769] 110 115 118 120 122 126 130 133 136 138 141 143 145 148 151 154 157
## [1786] 160 163 168 171 174 177 179 179 179 176 171 167 164 160 156 153 149
## [1803] 148 149 151 155 158 163 170 173 177 179 180 180 180 178 175 173 171
## [1820] 162 154 147 141 136 130 124 117 115 112 110 114 116 118 120 122 127
## [1837] 131 133 136 138 141 143 146 148 151 154 157 160 164 168 171 174 178
## [1854] 178 179 177 173 169 165 161 157 154 151 149 150 152 155 159 166 171
## [1871] 175 177 179 180 180 179 176 174 171 168 159 151 146 141 135 129 124
## [1888] 119 116 113 110 115 114 116 118 120 122 127 129 132 136 139 141 143
## [1905] 146 148 151 153 156 160 164 167 172 174 176 177 176 173 170 166 162
## [1922] 159 157 154 153 154 155 158 161 169 172 174 176 178 178 178 178 175
## [1939] 172 169 162 156 149 144 140 134 128 123 118 115 112 110 113 113 114
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## [1973] 165 170 173 176 176 176 173 172 169 165 163 160 158 157 158 159 161
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## [2024] 133 136 139 142 145 147 148 151 155 158 163 168 173 176 177 177 176
## [2041] 174 171 169 166 164 161 161 162 164 165 167 170 170 171 173 173 173
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## [2075] 110 112 113 113 114 116 118 120 123 127 131 134 137 141 143 145 148
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## [2194] 110 110 109 108 109 111 112 114 116 117 118 120 121 125 128 132 138
## [2211] 142 144 147 149 153 156 160 164 170 174 178 180 180 179 179 178 176
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## [2245] 149 144 139 130 127 124 121 118 115 112 110 110 109 108 109 111 113
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## [2330] 124 128 133 137 141 145 149 152 156 160 164 168 172 176 179 180 180
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## [2364] 143 143 143 140 136 130 126 123 120 118 115 112 110 110 109 109 107
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## [2449] 119 120 122 125 128 132 137 141 144 146 149 152 157 162 166 168 171
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## [2500] 108 107 108 109 110 112 114 115 116 117 119 120 122 126 129 133 137
## [2517] 141 143 146 148 151 155 160 164 167 168 169 170 170 169 168 167 168
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## [4251] 108 109 106 106 100 100 100 100 100  99  99  99  99  99  99  99  98
## [4268]  98  98  97 114 115 116 117 119 119 120 121 122 123 125 127 129 133
## [4285] 136 134 134 136 138 138 137 137 135 133 132 130 129 127 125 124 122
## [4302] 121 120 119 117 116 115 114 112 110 109 108 107 105 105 100 100 100
## [4319] 100  99  99  99  98  98  98  98  98  97  97  97  97 112 113 114 115
## [4336] 116 116 117 119 120 122 124 126 127 129 129 128 127 129 132 133 133
## [4353] 133 133 131 129 127 126 125 124 122 121 119 118 117 116 114 113 112
## [4370] 110 109 108 106 106 105 100 100 100  98  98  98  98  98  98  97  97
## [4387]  97  97  97  97  97  96 109 111 112 112 113 113 113 114 116 119 121
## [4404] 123 124 125 124 123 123 123 125 127 129 129 128 128 127 125 124 123
## [4421] 122 121 119 118 117 116 114 113 112 110 109 108 107 106 105 100 100
## [4438] 100  97  97  97  97  97  97  97  96  96  96  96  96  96  96  96 106
## [4455] 107 108 108 109 110 110 112 113 114 117 119 120 121 119 117 117 117
## [4472] 118 120 123 124 125 125 125 123 121 120 120 119 118 117 116 115 114
## [4489] 113 111 109 109 107 106 105 100 100 100  96  96  96  96  96  96  96
## [4506]  96  96  96  96  96  96  96  96  96 104 105 105 106 106 107 108 108
## [4523] 109 109 111 115 116 114 113 112 111 110 111 113 116 119 122 122 122
## [4540] 121 120 119 118 118 117 116 115 114 113 112 111 108 108 106 105 100
## [4557] 100 100  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96
## [4574]  96  96 102 103 103 104 104 105 106 106 107 108 109 111 112 110 109
## [4591] 108 108 108 108 109 110 112 116 117 117 118 118 118 117 116 116 115
## [4608] 114 113 112 111 110 107 107 105 100 100 100  97  96  96  96  96  96
## [4625]  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96 101 102 103 103 104
## [4642] 105 105 106 106 107 108 109 109 107 106 106 105 105 105 106 107 108
## [4659] 109 110 111 113 114 115 115 115 114 113 112 111 110 108 108 106 105
## [4676] 100 100 100  97  97  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96
## [4693]  96  96  96  96  96 100 101 102 102 103 103 104 104 105 106 106 107
## [4710] 106 106 106 105 105 104 103 103 104 105 107 108 110 111 111 112 112
## [4727] 113 113 112 111 110 108 107 106 105 100 100 100  98  97  97  96  96
## [4744]  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96 100 101
## [4761] 101 102 102 103 103 104 104 105 105 105 105 106 105 105 104 103 102
## [4778] 101 102 103 104 106 107 110 111 111 111 112 112 112 110 107 107 106
## [4795] 105 102 100 100  99  98  97  97  96  96  96  96  96  96  96  96  96
## [4812]  96  96  96  96  96  96  96  95  99 100 101 102 102 103 103 103 104
## [4829] 104 104 104 103 104 104 104 104 102 101 101 102 103 104 105 107 110
## [4846] 111 111 111 111 111 111 108 106 105 105 102 101 100  99  99  98  97
## [4863]  97  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  96  95
## [4880]  95  99 100 100 101 101 102 102 102 103 103 103 103 102 103 103 104
## [4897] 103 102 101 101 101 102 103 104 106 109 110 111 111 111 110 110 107
## [4914] 105 103 104 100 100  99  99  98  98  97  97  96  96  96  96  96  96
## [4931]  96  96  96  96  95  95  95  95  95  95  95  99 100 100 100 101 101
## [4948] 101 102 102 103 102 102 101 102 102 103 103 101 101 100 101 101 102
## [4965] 103 105 109 110 110 111 110 110 109 106 105 100 102 100  99  99  99
## [4982]  98  98  97  97  96  96  96  96  96  96  95  95  95  95  95  95  95
## [4999]  95  95  95  94  99  99  99  99 100 100 101 101 102 102 101 101 101
## [5016] 101 101 102 102 101 100 100 101 101 101 103 104 107 109 109 110 110
## [5033] 109 108 105 102 100 100  99  99  99  98  98  98  97  96  96  96  96
## [5050]  96  95  95  95  95  95  95  95  94  94  94  94  94  94  98  99  99
## [5067]  99  99 100 100 101 101 102 101 100 100 100 101 101 101 100 100 100
## [5084] 100 101 101 101 103 106 107 109 109 109 109 107 104 101 100  99  99
## [5101]  99  98  98  98  97  96  96  96  96  95  95  95  95  95  95  95  94
## [5118]  94  94  94  94  94  94  94  98  98  98  99  99  99 100 100 101 101
## [5135] 100 100  99  99 100 100 100 100 100 100 100 101 101 101 102 105 106
## [5152] 109 108 109 107 105 102 100 100  99  99  98  98  98  97  96  96  96
## [5169]  96  95  95  95  95  95  95  94  94  94  94  94  94  94  94  94  94
## [5186]  97  98  98  98  99  99  99 100 100 100 100 100  99  99  99 100 100
## [5203] 100 100 100 100 100 101 101 101 103 104 105 106 105 104 101 100 100
## [5220]  99  99  98  98  97  97  97  96  96  96  95  95  95  95  95  94  94
## [5237]  94  94  94  94  94  94  94  94  94  94  97  97  97  98  98  99  99
## [5254]  99 100 100 100  99  99  99  99  99 100 100 100 100 100 100 101 101
## [5271] 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100  99  99  98  97  97  97  96
## [5288]  96  96  95  95  95  95  94  94  94  94  94  94  94  94  94  94  94
## [5305]  94  94  94

• Zeit: 10 Minuten, Art: selbständige Übung
• Wir arbeiten mit den Objekten x, X, D und L
  • Multiplizieren Sie das dritte und vierte Element von x mit 10
  • Fügen Sie die erste Spalte von X in das zweite Element von L ein
  • Benennen Sie die Elemente von D um in c("", "")
  • Wie können nun die Elemente von D indiziert werden?
  • Erzeugen Sie eine weitere Liste im zweiten Element von L

• =, <-, -> und assign(x, value)
  • =, um Argumente in Funktionen zu definieren
  • <- oder ->, um Werte zuzuweisen

a <- 1:10
mean(x = a)

## [1] 5.5

• Indizieren von Objekten: [], [,], [[]], $, @

• Datentyp anzeigen: typeof(),
• Datenstruktur anzeigen: str(),
• Anfang und Ende von Objektwerten anzeigen: head(), tail()

x <- 1:100
head(x)

## [1] 1 2 3 4 5 6

tail(x)

## [1]  95  96  97  98  99 100

• UND: & (vektoriell) und && (nicht vektoriell),
• ODER | (vektoriell) und || (nicht vektoriell)
• NOT !

1:10 & 1:10

##  [1] TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE TRUE

1:10 && 1:10

## [1] TRUE

• A ist gleich B: ==
• A ist ungleich B: !=
• A ist größer als B: >
• A ist gößer oder gleich B: >=
• Enthält A NA-Werte: is.na()

1:4 == 1:4

## [1] TRUE TRUE TRUE TRUE

1:4 > rep(2, 4)

## [1] FALSE FALSE  TRUE  TRUE

• +, -, *, /, ^
• sqrt(), exp(), log(), log10(), log2()
• abs(), sign()

• sin(), cos(), tan(), asin(), acos(), atan()

• Runden round(), Aufrunden ceiling(), Abrunden floor(), Abschneiden trunc(), Runden auf signifikante Dezimalstellen signif()

• Summe sum(), Maximalwert max(), Minimalwert min(), Quantil quantile(),
• Mittelwert mean(), weighted.mean(), Median median() (Optionen!)
• Spannweite range(), Standardabweichung sd(), Varianz var()
• Korrelationskoeffizient cor(method = c("pearson", "kendall", "spearman"))

• Schleifen (Achtung, Vermeiden!): for(),while(), next(), break()
• Entscheidungen: if(), if() {} else {}, ifelse(), switch()

• R ist vektor-basiert, d.h., Schleifen sollten wo immer möglich durch vektorisierte Operationen ersetzt werden.

• Matrizen: apply(X, MARGIN, FUN)

• Listen und Data frames: lapply(X, FUN)

• Und weitere apply-Funktionen (sapply(), vapply(), mapply(), …)

• Parallel-Prozessierung mit parApply() und parLapply()

• Objekt: Variable, Funktion, Struktur, Methode, die in R verwendet werden kann.
• Variable: Jedes Objekt, das einen oder mehrere verarbeitbare Werte hat.
• Funktion: Eine Regel, um Variablen zu manipulieren. Besitzt Funktionsnamen und Funktionsargumente. Erzeugt Objekte (Funktionswert).
• Argumente: Optionen, um die Funktionsroutine zu verändern.
• Skript: Textdokument, das Abfolgen von Funktionsaufrufen und Kommentare enthält.
• Package: Sammlung von Funktionen, Dokumentationen und Beispieldaten.

• Sicher werden im Umgang mit RStudio (Navigieren, Anlegen von Projekten, "die magischen Tasten")

• Auseinandersetzen mit den bisherigen Sprachelementen

• Beispieldatensatz: data(mtcars) (vgl. http://stat.ethz.ch/R-manual/R-devel/library/datasets/html/mtcars.html)

• Projekt "cars" anlegen
• Datensatz laden
• Struktur ergründen
• Data frame-Elemente extrahieren (z.B. x <- mtcars$disp)
• Berechnungen mit extrahierten Elementen, auch indizierten Subsets
• Logische Vergleiche (z.B. Verbrauch größer als Mittelwert)
• Statistische Lage- und Streuungsmaße (Test verschiedener Methoden)
• Korrelationsanalysen (verschiedene Methoden probieren)

• Skripte schreiben
• Bausteine für Skripte

• Funktionen schreiben

• Daten importieren

• Daten speichern und exportieren

• Die ersten Plots