Giáo trình Cấu trúc rời rạc - Bài: R
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
R
1 Dẫn nhập
Trong bài thực hành dưới đây, chúng ta sẽ làm quen với R. Mục tiêu của bài thực hành là giúp sinh
viên có kiến thức cơ bản trong việc sử dụng R phục vụ cho các công việc nghiên cứu trong tương lai.
2 Tại sao dùng R?
• R là một chương trình được sử dụng rộng rãi để phân tích thống kê.
• R là phần mềm miễn phí.
• Vẽ được các biểu đồ có thể công bố trên các tập san quốc tế.
3 Cài đặt
Cho HĐH Windows:
Phiên bản hiện tại của R là 3.2.2. Sau khi cài đặt, R có thể được bắt đầu như bất kỳ ứng dụng khác
cho Windows.
4 Văn phạm trong R
R phân biệt lệnh viết bằng chữ hoa hay chữ thường. Ví dụ, R phân biệt giữa Library và library
Khi có chữ rời nhau, R thường dùng dấu chấm để thay vào khoảng trống, chẳng hạn như data.frame,
t.test, read.table ...
Nếu gõ đúng văn phạm, thì R sẽ cho chúng ta một cái prompt khác hay cho ra kết quả nào đó tùy
theo lệnh. Nếu lệnh không đúng, R sẽ cho ra một thông báo ngắn là không đúng hoặc không hiểu. Ví
dụ, nếu chúng ta gõ
> x <- rnorm(10)
>
thì R sẽ hiểu, rồi cho chúng ta một prompt khác: >. Nhưng nếu chúng ta gõ
> Discrete Structures
R sẽ báo lỗi với lệnh này, một thông báo sau đây sẽ xuất hiện:
Error: unexpected symbol in "Discrete Structures"
>
Văn phạm chung của R là một lệnh (command) hay hàm (function). Theo sau hàm là những thông
số mà chúng ta phải cung cấp. Ví dụ:
> setwd("D:/DiscreteStructure/Lab1")
thì setwd là một hàm, còn "D:/DiscreteStructure/Lab1" là thông số của hàm.
Để tra cứu thông tin chi tiết của các hàm trong R, ta dùng help(tenham) hoặc ?tenham. Ví dụ, nếu
muốn tra cứu thông tin về hàm plot(), ta thực hiện như sau
> help(plot)
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 1/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
hoặc
> ?plot
R là một ngôn ngữ hướng đối tượng (object oriented language), nghĩa là các dữ liệu trong R được
chứa trong object. Dùng ký hiệu <- hoặc dấu = để gán các dữ liệu chứa trong đối tượng. Ví dụ
> x <- rnorm(10)
nghĩa là mô phỏng 10 số liệu và chứa trong object x. Cũng có thể viết x = rnorm(10).
5 Cách đặt tên trong R
Đặt tên một đối tượng (object) hay một biến số (variable) trong R khá linh hoạt, vì R không có nhiều
giới hạn như các phần mềm khác. Tên một object phải được viết liền nhau. Chẳng hạn R chấp nhận
myobject nhưng không chấp nhận my object.
> myobject <- rnorm(10)
> my object <- rnorm(10)
Error: unexpected symbol in "my object"
Đôi khi tên myobject khó đọc, nên chúng ta nên tách rời bằng ".". Ví dụ my.object
Lưu ý:
• Không nên đặt tên object hay variable bằng ký hiệu "_" (underscore) như my_object hay
my-object.
• Không nên đặt tên một object giống như một biến số trong một dữ liệu. Ví dụ nếu chúng ta có
một data.frame (dữ liệu hay dataset) với biến số age trong đó, thì không nên có một object
trùng tên age, tức là không nên viết age <- age. Tuy nhiên, nếu data.frame tên là data thì
chúng ta có thể đề cập đến biến số age với một ký tự $ như sau: data$age, và trong trường hợp
đó, age <- data$age có thể chấp nhận được.
6 Môi trường vận hành trong R
Dữ liệu phải được chứa trong một thư mục (directory) của máy tính, chẳng hạn như D:\DiscreteStructures\Lab1.
Để R biết dữ liệu nằm ở đâu, ta sử dụng lệnh setwd (set working directory) như sau:
> setwd("D:/DiscreteStructures/Lab1")
Lệnh trên báo cho R biết là dữ liệu sẽ chứa trong directory có tên là D:\DiscreteStructures\Lab1.
Chú ý, R dùng forward slash "/" chứ không phải backward slach "\".
Để biết hiện nay R đang làm việc ở directory nào, ta viết như sau:
> getwd()
7 Các phép toán số học và logic
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 2/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
Phép toán Mô tả
+
cộng
-
∗
trừ
nhân
chia
/
ˆhoặc ∗∗
x%%y
x%/%y
lũy thừa
lấy phần dư của (x chia y), 5%%2 = 1
lấy phần nguyên của (x chia y), 5%/%2 = 2
Bảng 1: Các phép toán số học
Phép toán Mô tả
<
<=
>
bé hơn
bé hơn hoặc bằng
lớn hơn
>=
==
!=
lớn hơn hoặc bằng
so sánh bằng
so sánh khác
khác x
!x
x | y
x & y
x Hoặc y
x Và y
Bảng 2: Các phép toán logic
Ví dụ 1:
> (2-5)*2 + 3 - 2^2
[1] -7
> 2<3
[1] TRUE
8 Các hàm số cơ bản
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 3/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
Phép toán
abs(x)
Mô tả
giá trị tuyệt đối của x
sqrt(x)
căn bậc hai của x
sqrt(x,y)
căn bậc y của x
ceiling(x)
floor(x)
trunc(x)
lấy số nguyên nhỏ nhất lớn hơn x
lấy số nguyên lớn nhất nhỏ hơn x
cắt bỏ phần thập phân
làm tròn tới n chữ số sau dấu thập phân
làm tròn n chữ số sau dấu thập phân
các hàm lượng giác
round(x, digits = n)
signif(x, digits = n)
cos(x), sin(x), tan(x)
acos(x), cosh(x), acosh(x) các hàm lượng giác ngược
log(x)
log10(x) hoặc log2(x)
exp(x)
lấy logarithm theo cơ số tự nhiên
lấy logarithm theo cơ số 10 hoặc 2
ex
factorial(x)
tính giai thừa
Bảng 3: Các hàm số
Ví dụ 2:
> sqrt(9)
[1] 3
> exp(2)
[1] 7.389056
9 Tạo và thao tác với vectors trong R
Để tạo một vector trong R ta sử dụng c() (viết tắt của chữ concatenation). Ví dụ tạo vector x =
(2, 4, −4, 7, 10, 11), ta thực hiện
> x <- c(2, 4, -4, 7, 10, 11)
Các phép toán số học tác động tới vector tương ứng là tác động tới các phần tử trong vector đó. Ví
dụ, thực hiện phép nhân và chia với x như trên
> x*x
[1] 4 16 16 49 100 121
> x/x
[1] 1 1 1 1 1 1
Để tạo vector có dạng chuỗi số, ta dùng ":" hoặc seq(). Ví dụ, muốn tạo vector y = (1, 2, 3, 4, 5) thì
câu lệnh sẽ là
> y <- 1:5
[1] 1 2 3 4 5
Hoặc, nếu muốn tạo một chuỗi từ 0 đến 5 với bước nhảy 0.5 ta dùng
> y <- seq(0, 2, 0.5)
[1] 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Ngoài ra, ta có thể dùng
> seq(0, 5, length=5)
[1] 0.00 1.25 2.50 3.75 5.00
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 4/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
để tạo một vector gồm 10 phần tử là các số cách đều trong [0, 5].
Một hàm hữu ích khác là rep() (viết tắt của từ replicate)cho phép lặp lại các phần tử của vector.
> rep(1:4, 2)
[1] 1 2 3 4 1 2 3 4
> rep(1:4, each = 2)
[1] 1 1 2 2 3 3 4 4
> rep(1:4, c(2,1,2,1))
[1] 1 1 2 3 3 4
Khi muốn truy xuất phần tử có vị trí i của một vector x, ta dùng x[i]. Ví dụ, ta muốn truy xuất
phần tử thứ 4 của vector x, ta viết như sau
> x <- c(2, 4, -4, 7, 10, 11)
> x[4]
[1] 7
Trong trường hợp, muốn truy xuất các phần tử của vector sao cho chúng thỏa điều kiện nào đó thì
sử dụng x[điều kiện], ví dụ truy xuất các phần tử chẵn trong vector x ta gõ
> x[x %% 2 == 0]
[1]
2
4 -4 10
Muốn sắp xếp các phần tử của vector x ta dùng hàm sort()
> sort(x, decreasing=TRUE)
[1] 11 10
> sort(x, decreasing=FALSE)
[1] -4 7 10 11
7
4
2 -4
2
4
Muốn biết độ dài của một vector, ta dùng hàm length()
> length(x)
[1] 6
Muốn tính tổng các phần tử của vector x, ta dùng hàm sum()
> sum(x)
[1] 30
10 Cách nhập dữ liệu
10.1 Cách nhập trực tiếp bằng hàm c()
Chúng ta dùng hàm c() để nhập dữ liệu. Mỗi số liệu được cách nhau bằng một dấu phẩy.
Ví dụ 3: chúng ta có dữ liệu về tên và điểm thi đại học của 10 bạn như sau
An
25.5
26.0
25.5
28.5
27.0
27.0
27.5
29.0
28.0
28.0
Binh
Cuong
Dung
Hue
Hung
Khanh
Lan
Mai
Nhung
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 5/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
Chúng ta nhập dữ liệu trên vào R như sau
> name <- c("An", "Binh", "Cuong", "Dung", "Hue", "Hung", "Khanh", "Lan", "Mai", "Nhung")
> grade <- c(25.5, 26.0, 25.5, 28.5, 27.0, 27.0, 27.5, 29.0, 28.0, 28.0)
Lệnh thứ nhất cho R biết rằng chúng ta muốn tạo một cột dữ liệu (hay biến số) có tên là name, lệnh
thứ hai tạo ra một cột khác có tên là grade.
Vì name và grade là hai đối tượng riêng lẻ, nên chúng ta cần phải nhập hai đối tượng này thành một
data.frame để R có thể xử lý sau này. Để làm việc này, ta cần đến hàm data.frame
> data <- data.frame(name, grade)
Trong lệnh trên, ta cho R biết rằng nhập hai cột name và grade vào một đối tượng có tên là data.
Để kiểm tra xem trong data có gì, ta chỉ cần gõ
> data
Kết quả sẽ là
name grade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
An 25.5
Binh 26.0
Cuong 25.5
Dung 28.5
Hue 27.0
Hung 27.0
Khanh 27.5
Lan 29.0
Mai 28.0
10 Nhung 28.0
10.2 Nhập dữ liệu từ Excel
Để nhập dữ liệu từ phần mềm Excel, ta cần tiến hành 2 bước
• Bước 1: Lưu dữ liệu dưới dạng "csv"
• Bước 2: Dùng R (lệnh read.csv) để nhập dữ liệu.
Ví dụ 4: Chúng ta có một dữ liệu dạng excel có tên diemthi.xls được đặt tại thư mục D:\DS\Lab1
name grade
An
Binh
25.5
26.0
Cuong 25.5
Dung
Hue
Hung
28.5
27.0
27.0
Khanh 27.5
Lan
Mai
29.0
28.0
Nhung 28.0
Bảng 4: Dữ liệu từ Excel
Bước 1: Ta lưu lại dưới dạng csv, diemthi.xls thành diemthi.csv
Bước 2: vào R và ra các lệnh sau đây
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 6/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
> setwd("D:/DS/Lab1")
> dt <- read.csv("diemthi.csv", header=TRUE)
Lệnh thứ hai ở trên yêu cầu R đọc dữ liệu từ "diemthi.csv", và lưu dữ liệu này trong một object có
tên là dt.
10.3 Xem thông tin cơ bản về dữ liệu
Giả sử ta đã nhập dữ liệu vào một data.frame có tên là data. Để tìm hiểu trong dữ liệu này gồm bao
nhiêu cột, bao nhiêu dòng, ta dùng lệnh dim() (dim viết tắt của từ dimension)
> dim(data)
[1] 10
2
R cho chúng ta thấy có 10 dòng và 2 cột. Muốn biết những biến số này tên gì, ta dùng lệnh names()
> names(data)
[1] "name" "grade"
Trong biến grade, chúng ta muốn biết có bao nhiêu bạn cùng đạt số điểm, ta dùng lệnh table()
> table(data$grade)
25.5
2
26
1
27 27.5
28 28.5
29
1
2
1
2
1
Kết quả cho thấy có 2 bạn được 25.5, 1 bạn được 26, ...
11 Xử lý thống kê cơ bản
Để tính các đặc trưng của một biến ngẫu nhiên (mẫu ngẫu nhiên, vector) ta dùng các hàm như sau
Hàm
mean()
var()
sd()
Mô tả
trung bình mẫu
phương sai mẫu
độ lệch chuẩn mẫu
median() trung vị mẫu
min()
max()
range()
giá trị nhỏ nhất
giá trị lớn nhất
miền giá trị
summary() tổng hợp sơ lược về mẫu
Bảng 5: Các hàm thống kê
Tiếp tục ví dụ 3, ta muốn tính giá trị trung bình điểm thi đại học của 10 bạn đó, ta gõ như sau
> mean(data$grade)
[1] 27.2
12 Nội dung thực hành
Câu 1.
• Tạo một vector có tên là vector1 gồm 5 phần tử (2, 2, -1, 4, 5, 3, 4, -1, 5, 0).
• Tạo một vector có tên là vector2 gồm 5 phần tử (3, 0, -2, 4, 1, 2, 4, 3, 5, 1).
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 7/8
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính
• Thực hiện các phép cộng, trừ, nhân, chia, lũy thừa cho hai vector vector1 và vector2
• Tổng các phần tử vector1 có bé hơn tổng các phần tử vector2 hay không?
• Truy xuất các phần tử chia 3 dư 1 trong vector vector2.
• Gán biến sub = vector1 - vector2. Đếm số lượng phần tử bằng 0 của vector sub.
• Sắp xếp vector1 theo thứ tự tăng dần và vector2 theo thứ tự giảm dần.
Câu 2.
Thống kê về số lượng được "likes" (thích) trên trang cá nhân mạng xã hội facebook của 25 người
trong một ngày được cho như sau
name likes name likes name likes name likes name likes
P1
P2
P3
P4
P5
29
23
25
15
16
P6
P7
P8
P9
P10
20
16
9
17
13
P11
P12
P13
P14
P15
16
21
23
20
16
P16
P17
P18
P19
P20
18
25
19
19
13
P21
P22
P23
P24
P25
13
19
17
29
13
Bảng 6: Số lượng lượt được thích trên trang cá nhân facebook của 25 người trong một ngày
• Nhập dữ liệu từ bảng trên vào R với hai cột dữ liệu có tên là name và likes. Sau đó nhập hai
cột này vào một đối tượng có tên là fb.
• Hãy tính giá trị trung bình, phương sai, độ lệch chuẩn, trung vị, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ
nhất của số lượng được "likes" của 25 người trên.
• Vẽ biểu đồ phân bố (histogram) cho số lượng được "thích" của 25 người đó. (Gợi ý: dùng lệnh
help để tra cứu cách dùng hàm hist)
Giáo trình Cấu Trúc Rời Rạc
Trang 8/8
8 trang
26/04/2022
4380
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Cấu trúc rời rạc - Bài: R", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cau_truc_roi_rac_bai_r.pdf
