チャプター1 はじめに
1.1 R言語とは
R言語とは統計解析に特化したプログラミング言語です．Rには大きなコミュニティーが存在し，多くの教科書やオンラインのリソースがあるだけでなく，新しいパッケージが日進月歩開発されています．意外と汎用性もあるので，非常に魅力的な統計プログラミング言語です．
R以外にもStataやSPSSなどの統計ソフトウェアがあります．しかし，StataやSPSSは有料で非常に高額です．大学に在籍している間は使えますが，卒業してから企業で使うのは少し難しいです．対して，Rは無料です．なので，長く安心して使うことができます．
たまに，PythonとR，どちらを使えばいいですかという質問が来ます．その答えは両方です．Pythonの方が汎用性は圧倒的にありますし，とりわけ機械学習などに興味がある場合はPythonの方が便利でしょう．しかし，Pythonで計量分析を行うとなると，Rに比べてコーディングが冗長になるきらいがあります．なので，データを扱う仕事に興味があるのなら，両方を学ぶようにすることが無難です．
1.2 RStudioとは
RStudioとはRのための統合開発環境(IDE)です．IDEとは簡単に言えば，コードを書きやすくするための道具です．単に「R」と言うときは，RStudioを指していることが多いです．
1.3 基本操作
1.3.1 四則演算
簡単な計算から始めましょう．コードが書けたら，Windowsの場合はCtrl + Enter，Macの場合はCommand + Returnを入力することで実行(Run)することができます．
1 + 1 # 足し算
## [1] 2
5 - 10 # 引き算
## [1] -5
9 * 9 # 掛け算
## [1] 81
2 / 3 # 割り算
## [1] 0.6666667
2 ^ 4 # 累乗
## [1] 16
sqrt(9) # 平方根
## [1] 31.3.2 文字列
ダブルクォーテーションマークを使って，文字列を扱うことができます．
"Hello, World!"
## [1] "Hello, World!"
"We love Ikuo"
## [1] "We love Ikuo"
"久米ゼミ"
## [1] "久米ゼミ"1.3.3 割り当て演算
<-という割り当て演算子を用いることで，値をオブジェクトとして任意の名前に格納することができます．
a <- 5
a
## [1] 5
b <- 4 + 6
b
## [1] 10
a + b
## [1] 15
kume <- "LOVE"
kume
## [1] "LOVE"1.3.4 ベクトル
c()関数を用いて，ベクトルをつくることができます．cとはcombineのcです．ベクトルとは値の連なりです．Rでは基本的にデータをベクトルとして扱います．ベクトルに含まれる値を要素(element)と呼びます．
vector <- c(1, 2, 3)
vector
## [1] 1 2 3
tutors <- c("Kitagawa", "Saito", "Ryuman", "Takahashi")
tutors
## [1] "Kitagawa" "Saito" "Ryuman" "Takahashi"ベクトルに含まれる要素の個数を長さ(length)と呼びます．例えば，c(1, 2, 3)というベクトルには3つの要素が含まれているので，このベクトルの長さは3です．ベクトルに含まれる要素の個数が大きくなってくると，ベクトルの長さを数えるのが大変です．length()関数を用いれば，ベクトルの長さを簡単に確認できます．
v <- c(1, 2, 3)
length(v)
## [1] 3あるオブジェクトがベクトルかどうかをis.vector()関数を使って確認できます．次のコードを試してみましょう．
a <- c(1)
is.vector(a)
## [1] TRUE
b <- 1
is.vector(b)
## [1] TRUEどちらもTRUEと出力されますね．実は，c(1)と1は同じベクトルです．長さ1のベクトルをスカラーと呼ぶことにします．
1.3.5 ベクトルの演算
ベクトルとベクトルの演算を確認します．基本的に，順番が同じ要素の組について 計算して，その値を要素とする新たなベクトルが出力されます．
x <- c(10, 10, 10)
y <- c(1, 2, 3)
x + y # 足し算
## [1] 11 12 13
x - y # 引き算
## [1] 9 8 7
x * y # 掛け算
## [1] 10 20 30
x / y # 割り算
## [1] 10.000000 5.000000 3.333333
y ^ 2 # 累乗
## [1] 1 4 9
sqrt(y) # 平方根
## [1] 1.000000 1.414214 1.732051
x %*% y # 内積
## [,1]
## [1,] 60ベクトルとスカラーの演算を確認します．ベクトルとスカラーの演算では，スカラーがベクトルの長さ分だけ繰り返されます．実際に試してみましょう．
x <- c(1, 2, 3, 4, 5)
x - 3## [1] -2 -1 0 1 21.3.5.1 関数
関数を用いることで，さまざまな演算を行うことができます．平方根を求める際に用いたsqrt()も関数の一つです．一般に，関数はf(x)の形をしています．関数の中に入れる値xを引数(argument)と呼びます．指定された引数にしたがって，関数は値を出力します．その出力される値のことを戻り値(return value)と呼びます．関数の例をいくつか見てみましょう．
sqrt(100) # 引数の平方根を出力
## [1] 10
round(5.555) # 丸め
## [1] 6
date() # 日時
## [1] "Fri Jun 3 21:18:55 2022"自分で関数を定義することもできます．
bmi <- function(weight, height){
index <- weight / height^2
return(index)
}
bmi(70, 1.7)
## [1] 24.221451.3.6 csvファイルの読み込み
データセットのファイル形式はcsvであることが多いです．csvファイルはread.csv関数で読み込むことができます．さらに，file.choose()によって読み込むファイルをGUIで指定することができます．架空のデータセットwage.csvを読み込みましょう．wage.csvはここからダウンロードできます．
mydata <- read.csv(file.choose())データフレームが格納された名前を実行すると，そのデータフレームの中身を確認できます．しかし，データフレームの名前を実行すると，データフレームの中身が全て出力されるので見づらいです．head()関数を用いれば，データフレームのはじめ数行だけを表示することができます．また，View()関数を用いると，表形式でデータフレームの中身を確認することもできます．
mydata
head(mydata)
View(mydata)