R語言:發展歷史,R語言的特點,語言環境,功能,R語言環境,R與統計,R與視窗系統

R是用於統計分析、繪圖的語言和操作環境。R是屬於GNU系統的一個自由、免費、原始碼開放的軟體，它是一個用於統計計算和統計製圖的優秀工具。

基本介紹

中文名：R語言
外文名：The R Programming Language
功能：統計分析、繪圖
開發者：Ross Ihaka，Robert Gentleman
誕生地：紐西蘭奧克蘭大學

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發展歷史

R是統計領域廣泛使用的誕生於1980年左右的S語言的一個分支。可以認為R是S語言的一種實現。而S語言是由AT&T貝爾實驗室開發的一種用來進行數據探索、統計分析和作圖的解釋型語言。最初S語言的實現版本主要是S-PLUS。S-PLUS是一個商業軟體，它基於S語言，並由MathSoft公司的統計科學部進一步完善。後來紐西蘭奧克蘭大學的Robert Gentleman和Ross Ihaka及其他志願人員開發了一個R系統。由“R開發核心團隊”負責開發。R可以看作貝爾實驗室（AT&T BellLaboratories）的RickBecker，JohnChambers和AllanWilks開發的S語言的一種實現。當然,S語言也是S-Plus的基礎。所以,兩者在程式語法上可以說是幾乎一樣的,可能只是在函式方面有細微差別,程式十分容易地就能移植到一程式中,而很多一的程式只要稍加修改也能運用於R。

R語言的特點

R作為一種統計分析軟體，是集統計分析與圖形顯示於一體的。它可以運行於UNIX,Windows和Macintosh的作業系統上，而且嵌入了一個非常方便實用的幫助系統，相比於其他統計分析軟體，R還有以下特點：

1.R是自由軟體。這意味著它是完全免費,開放原始碼的。可以在它的網站及其鏡像中下載任何有關的安裝程式、原始碼、程式包及其原始碼、文檔資料。標準的安裝檔案身自身就帶有許多模組和內嵌統計函式,安裝好後可以直接實現許多常用的統計功能。

2.R是一種可程式的語言。作為一個開放的統計編程環境,語法通俗易懂,很容易學會和掌握語言的語法。而且學會之後,我們可以編制自己的函式來擴展現有的語言。這也就是為什麼它的更新速度比一般統計軟體,如,SPSS,SAS等快得多。大多數最新的統計方法和技術都可以在R中直接得到。

3. 所有R的函式和數據集是保存在程式包裡面的。只有當一個包被載入時,它的內容才可以被訪問。一些常用、基本的程式包已經被收入了標準安裝檔案中,隨著新的統計分析方法的出現,標準安裝檔案中所包含的程式包也隨著版本的更新而不斷變化。在另外版安裝檔案中,已經包含的程式包有：base一R的基礎模組、mle一極大似然估計模組、ts一時間序列分析模組、mva一多元統計分析模組、survival一生存分析模組等等.

4.R具有很強的互動性。除了圖形輸出是在另外的視窗處，它的輸入輸出視窗都是在同一個視窗進行的，輸入語法中如果出現錯誤會馬上在視窗口中得到提示,對以前輸入過的命令有記憶功能,可以隨時再現、編輯修改以滿足用戶的需要。輸出的圖形可以直接保存為JPG,BMP,PNG等圖片格式,還可以直接保存為PDF檔案。另外,和其他程式語言和資料庫之間有很好的接口。

5.如果加入R的幫助郵件列表一,每天都可能會收到幾十份關於R的郵件資訊。可以和全球一流的統計計算方面的專家討論各種問題,可以說是全世界最大、最前沿的統計學家思維的聚集地.

R是基於S語言的一個GNU項目，所以也可以當作S語言的一種實現，通常用S語言編寫的代碼都可以不作修改的在R環境下運行。 R的語法是來自Scheme。R的使用與S-PLUS有很多類似之處，這兩種語言有一定的兼容性。S-PLUS的使用手冊，只要稍加修改就可作為R的使用手冊。所以有人說：R，是S-PLUS的一個“克隆”。

但是請不要忘了：R是免費的(R is free)。R語言原始碼託管在github，具體地址可以看參考資料。。

R語言的下載可以通過CRAN的鏡像來查找。

R語言有域名為.cn的下載地址，有六個，其中兩個由Datagurn，由中國科學技術大學提供的。R語言Windows版，其中由兩個下載地點是Datagurn和USTC提供的。

語言環境

R是一套由數據操作、計算和圖形展示功能整合而成的套件。包括：有效的數據存儲和處理功能，一套完整的數組（特別是矩陣）計算操作符，擁有完整體系的數據分析工具，為數據分析和顯示提供的強大圖形功能，一套（源自S語言）完善、簡單、有效的程式語言（包括條件、循環、自定義函式、輸入輸出功能）。

在這裡使用"環境"（environment）是為了說明R的定位是一個完善、統一的系統，而非其他數據分析軟體那樣作為一個專門、不靈活的附屬工具。

功能

R是一套完整的數據處理、計算和製圖軟體系統。其功能包括：數據存儲和處理系統；數組運算工具（其向量、矩陣運算方面功能尤其強大）；完整連貫的統計分析工具；優秀的統計製圖功能；簡便而強大的程式語言：可操縱數據的輸入和輸出，可實現分支、循環，用戶可自定義功能。

與其說R是一種統計軟體，還不如說R是一種數學計算的環境，因為R並不是僅僅提供若干統計程式、使用者只需指定資料庫和若干參數便可進行一個統計分析。R的思想是：它可以提供一些集成的統計工具，但更大量的是它提供各種數學計算、統計計算的函式，從而使使用者能靈活機動的進行數據分析，甚至創造出符合需要的新的統計計算方法。

該語言的語法表面上類似 C，但在語義上是函式設計語言（functional programming language）的變種並且和Lisp以及APL有很強的兼容性。特別的是，它允許在“語言上計算”（computing on the language）。這使得它可以把表達式作為函式的輸入參數，而這種做法對統計模擬和繪圖非常有用。

R是一個免費的自由軟體，它有UNIX、LINUX、MacOS和WINDOWS版本，都是可以免費下載和使用的。在那兒可以下載到R的安裝程式、各種外掛程式和文檔。在R的安裝程式中只包含了8個基礎模組，其他外在模組可以通過CRAN獲得。

R的原始碼可自由下載使用，亦有已編譯的執行檔版本可以下載，可在多種平台下運行，包括UNIX(也包括FreeBSD和Linux)、Windows和MacOS。 R主要是以命令行操作，同時有人開發了幾種圖形用戶界面。

R內建多種統計學及數字分析功能。因為S的血緣，R比其他統計學或數學專用的程式語言有更強的物件導向(面向對象程式設計)功能。

R的另一強項是繪圖功能，製圖具有印刷的素質，也可加入數學符號。

雖然R主要用於統計分析或者開發統計相關的軟體，但也有人用作矩陣計算。其分析速度可媲美GNU Octave甚至商業軟體MATLAB。

R的功能能夠通過由用戶撰寫的套件增強。增加的功能有特殊的統計技術、繪圖功能，以及編程界面和數據輸出/輸入功能。這些軟體包是由R語言、LaTeX、Java及最常用C語言和Fortran撰寫。下載的執行檔版本會連同一批核心功能的軟體包，而根據CRAN紀錄有過千種不同的軟體包。其中有幾款較為常用，例如用於經濟計量、財經分析、人文科學研究以及人工智慧。

R語言環境

在這裡使用”環境”（environment）是為了說明R的定位是一個完善、統一的系統，而非其他數據分析軟體那樣作為一個專門、不靈活的附屬工具。

R很適合被用於發展中的新方法所進行的互動式數據分析。由於R是一個動態的環境，所以新發布的版本並不總是與之前發布的版本完全兼容。某些用戶歡迎這些變化因為新技術和新方法的所帶來的好處；有些則會擔心舊的代碼不再可用。儘管R試圖成為一種真正的程式語言，但是不要認為一個由R編寫的程式可以長命百歲。

R與統計

在我們對R語言環境的介紹中並沒有提到統計，不過很多人都把R作為一個統計系統來使用。我們傾向於把它當作環境，使得經典和現代統計技術在其中得到套用。一部分已經被內建在基本的R語言環境中，但是更多的是以包的形式提供的。由8個包是隨著R一同提供的（稱作標準包），其它的可以通過CRAN的成員網站獲得。

通過R可以使用絕大多數的經典或者最新的統計方法，不過用戶需要花一些功夫來找出這種方法。

S（和R）與其他主流的統計系統在本質上有一個很重要的不同。在S中，統計分析通常由一系列的步驟完成，同時將互動的結果存儲在對象中。所以，儘管SAS和SPSS在一個回歸或者判別分析中會給出豐富的輸出結果，R只是給出一個最小的輸出，而將結果保存在一個適當的對象中由R函式進行後續查詢。

R與視窗系統

使用R最便捷的方式是在一個運行視窗系統的圖形工作站上。這份指南就是為擁有這項便利的用戶準備的。儘管我們絕大部分的內容都是來講R環境的一般套用，我們還是會時不時的提到R在Xwindow系統下的套用。

與作業系統的直接互動對多數用戶來說都是必要的。在這份指南中我們主要討論在UNIX系統下的互動，所以Windows下的R用戶需要做出一些小的調整。

對工作站的定製是一項直接而有效但又單調乏味的過程，在這裡我們並不會作更深入的討論。如果您在這方面遇到了困難可以向你身邊的專家尋求幫助。

R包及其使用

R包介紹

R語言的使用，很大程度上是藉助各種各樣的R包的輔助，從某種程度上講，R包就是針對於R的外掛程式，不同的外掛程式滿足不同的需求，截至2013年3月6日，CRAN已經收錄了各類包4338個。例如用於經濟計量、財經分析、人文科學研究以及人工智慧。

安裝包

1、通過選擇選單：

程式包->安裝程式包->在彈出的對話框中，選擇你要安裝的包，然後確定。

2、使用命令

install.packages("package_name","dir")

package_name:是指定要安裝的包名，請注意大小寫。

dir:包安裝的路徑。默認情況下是安裝在..\library 資料夾中的。可以通過本參數來進行修改，來選擇安裝的資料夾。

3、本地來安裝

如果你已經下載的相應的包的壓縮檔案，則可以在本地來進行安裝。請注意在windows、unix、macOS作業系統下安裝檔案的後綴名是不一樣的：

1）linux環境編譯運行：tar.gz檔案

2）windows 環境編譯運行：.zip檔案

3）MacOS環境編譯運行:.tgz檔案

載入包

包安裝後，如果要使用包的功能。必須先把包載入到記憶體中（默認情況下，R啟動後默認載入基本包），載入包命令：

Library(“包名”)

Require(“包名”)

查看包的相關信息

1、查看包幫忙

library(help="package_name")

主要內容包括：例如：包名、作者、版本、更新時間、功能描述、開源協定、存儲位置、主要的函式

help(package = "package_name")

主要內容包括：包的內置所有函式，是更為詳細的幫助文檔

2、查看當前環境哪些包載入

find.package() 或者 .path.package()

3、移除包出記憶體

detach()

4、把其它包的數據載入到記憶體中

data(dsname, package="package_name")

5、查看這個包里的包有數據

data( package="package_name")

6、列出所有安裝的包

library()

CRAN

CRAN為Comprehensive R Archive Network（R綜合典藏網）的簡稱。它除了收藏了R的執行檔下載版、原始碼和說明檔案，也收錄了各種用戶撰寫的軟體包。現時，全球有超過一百個CRAN鏡像站。

安裝

以下簡述R FOR WINDOWS的安裝和使用：

下可以找到R的各個版本的安裝程式和原始碼。點擊進入：Windows (95 and later)，再點擊：base，下載SetupR.exe，約18兆，此便是R FOR WINDOWS的安裝程式。雙擊SetupR.exe，按照提示一步步安裝即可。

安裝完成後，程式會創建R程式組並在桌面上創建R主程式的捷徑（也可以在安裝過程中選擇不要創建）。通過捷徑運行R，便可調出R的主視窗。

類似於許多以編程方式為主要工作方式的軟體，R的界面簡單而樸素，只有不多的幾個選單和快捷按鈕。快捷按鈕下面的視窗便是命令輸入視窗，它也是部分運算結果的輸出視窗，有些運算結果則會輸出在新建的視窗中。

主視窗上方的一些文字是剛運行R時出現的一些說明和指引。文字下的：> 符號便是R的命令提示符，在其後可輸出命令；>後的矩形是游標。R一般是採用互動方式工作的，在命令提示符後輸入命令，回車後便會輸出結果。

在R樸素的界面下，是豐富而複雜的運算功能。

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