1基本知识

1.1系统简介

那么R到底是什么？或者说，R到底是做什么用的？从不同的角度出发，对R会有不同的描述。

从使用角度，R是一个有着统计分析功能及强大作图功能的软件，在GNU协议General Public Licence4下免费发行。

从编程角度，R语言是面向对象的统计编程语言，是由AT&T贝尔实验室所创的S语言发展出的一种方言。

从计算角度，R 是一种为统计计算和图形显示而设计的语言及环境。

从开发角度，R 是一组开源的数据操作，计算和图形显示工具的整合包有各种方式可以进行编程调用。

从架构角度，R 是为统计计算和图形展示而设计的一个系统。它包括一种编程语言，高级别图形展示函数，和其它语言的接口以及调试工具。

如果一定要找到一个与R类似的软件，那就是商业软件Matlab。R和Matlab都是基于编程进行数据分析的工具，Matlab适用的领域更广，而R更擅长统计分析领域。与Matlab相比，R更具备开放性：

R是自由软件，Matlab是商业软件；

R可以方便的通过“包”进行扩展，R的核心只有25个包，但是有几千个外部包可以调用，当然你也可以开发自己的；

R语言比Matlab的要强大；

R和其他编程语言/数据库之间有很好的接口；其他语言也可以很方便的调用R的API和结果对象。 

R常用于统计领域。大多数人使用R就是因为它的统计功能，R的内部实现了很多经典、时髦的统计技术。

1.2系统安装

打开浏览器，输入R语言官方网址：https://www.r-project.org/

进入网站，点击左边视图栏“Download”下的“CRAN”，进入镜像页面。 

页面按国家名称排序镜像网站。建议选择国内镜像（如清华大学、北京交通大学、厦门大学等）进入下一个页面。 

在这个页面，根据读者电脑操作系统的不同进行选择。R语言同时支持Windows、Mac、Linux等操作系统。如微软操作系统则选择“Download R for Windows”，进入下一个页面。 

在这个页面，对于首次安装R语言程序的读者，选择“install R for the first time”进入到下一个页面。 

在这个页面显示当前R语言最新版本为3.2.3版本，读者选择“Download R 3.2.3 for Windows”，下载R语言安装程序包（exe）。 

下载完成后，读者双击安装程序包（exe），选择默认设置即可完成安装。安装完毕后，桌面会出现蓝色大R图标。双击该图标，启动R程序，出现如下界面则系统安装成功。 

1.3基本操作

R是一种语法非常简单的表达式语言，基于命令（command）可以通过交互、批处理及脚本等多种方式使用R语言。命令是表达式，也可能是赋值语句。如果一条命令是表达式,它被解析后将结果显示在屏幕上,同时释放该命令所占用的内存。赋值语句同样会被解析并把值传给变量，但结果不会显示在屏幕上。建议读者在入门阶段认真学习命令，手动输入，逐步学习R语言。等完全掌握，对R语言熟练之后再使用RStudio等工具软件进行操作。

R语言是通过大量“开箱即用”称之为“包”(package)的可选模块实现其强大的统计分析功能。“包”是一系列函数、数据、代码以R语言规范定义的格式组成的集合。这些包横跨各个领域，提供了丰富多彩的功能，包括聚类分析、金融、机器学习、生存分析、时间序列等34类，汇集了全球各行业专业人士应用R语言的最新成果，具体内容可参见1.3.4节内容。

在进行包安装和使用前，需要对CRAN进行设置。选择R菜单“程序包”，弹出下拉菜单，选择“设定CRAN镜像…”，建议仍然选择国内镜像。镜像站点设置完成后，即可开始包的安装。      

1.3.1包的安装

包的安装一般有三种方法。

第一种是通过R菜单选择“程序包”下的“安装程序包…”，弹出包列表，选择相应程序包进行安装。这种方法需要熟知包名。 

第二种是下载相应的包压缩文件（zip），然后通过R菜单选择“程序包”下的“从本地zip文件安装程序包…”，手动进行安装。

第三种是在提示符（>）下输入安装包的命令，程序会自动通过镜像站点查找包名，找到该包名后会自动进行链接、下载、安装一系列动作。在安装包的过程中，如要求安装该包依赖的相关包，程序会自动进行链接、下载、安装，全程无需人工干预。推荐使用这种方法。

命令：install.packages(“包名”) 

据官网统计，截至2017年1月，公开发布的包数量已接近10000个。对如此多的包，读者如何找到与工作、研究相关的包呢？在联网状态下，读者可以进入官网按照“包发布时间”或“包名”进行查阅。选择“Table of available packages, sorted by name”进入索引页面。也可以通过通过R菜单选择“帮助”下的“手册（PDF文件）”，在弹出菜单中选择“R Reference”进行查看。PDF索引不便于检索，建议采用网页检索方式。 

在这个页面，读者可以打开查询窗口，输入关键英文单词、词组（如Ann、hydro、wave等）进行检索，通过相应的注释、说明，找到相应的包后，在程序窗口下输入对应的包名进行安装。 

如通过查询，检索，找到一个关于研究中国有关数据的R接口包“rstatscn”，输入安装命令后，提示该包需要安装curl、openssl、R6、httr这4个相依赖的包。程序自动搜寻、下载并安装这些包后，完成“rstatscn”的安装。 

1.3.2包的使用

包安装完成后，需要进行加载才能使用。计算机上存储包的目录称为库（library），函数.libPaths()显示库所在的位置，函数library()显示库中所有的包，函数search()显示已经加载并可使用的包。 

程序窗口显示当前可用的包有：stats、graphics、datasets、methods、base等包。这些包是R语言程序运行的基础包。在程序启动时已经加载到内存当中。可以通过如下命令对我们关注的包进行查阅。

命令：library(help=“包名”)

如对stats这个包进行查阅，输入：library(help=“stats”)，回车即可弹出base这个包的详细说明。也可通过命令help.start() 启动“HTML帮助文件“查看相应参数、具体使用方法及范例等内容。建议使用HTML方式查阅。

包不加载，或包加载失败，后续工作即无法开展。确定要使用的包名以后，使用如下命令加载该包。

命令：library（包名）

前述的stats、graphics、datasets等基础包不需要再次加载，可直接使用。在加载一个包前必须确定已经安装了这个包。一次会话中，包只需加载一次。有些包会对依赖包中的参数、方法进行重构，加载这类包时会有提示信息，不影响正常使用。如果需要，可以自定义启动环境，修改根目录下\etc\文件夹中的Rprofile.site配置文件，可实现程序启动时自动加载频繁使用的包，方便工作开展。 

1.3.3 工作空间

R语言程序启动即加载一个工作空间(workspace)。工作空间存储当前工作环境下所有操作的命令、函数、步骤等。保存工作空间时，系统会生成.RData和.Rhistory，其中.RData以二进制的方式保存了会话中的变量值，.Rhistory以文本文件的方式保存了会话中的所有命令。

保存当前工作空间，下次启动程序会默认打开上次关闭的工作空间，并提示“原来保存的工作空间已还原”，此时可以使用ls()、ls.str()和history()函数查看之前保存的数据和命令。使用rm()和remove()函数可以删除工作空间中的变量。使用getwd()和setwd()函数可以获取/设置工作空间目录。使用list.files()函数可以查看当前目录下的文件。在后续工作中，可以通过上、下箭头(↑、↓)快速调取已使用的命令、函数，提高效率。

针对不同的工作内容应创建不同的工作空间。

1.3.4任务视图

打开浏览器，输入镜像网址：https://cran.r-project.org/。进入网页后点击左边视图栏“Task Views”，进入“任务视图”页面。 

该页搜集整理了R语言在聚类分析、计量经济学、生态环境分析、金融、遗传学、并行计算、机器学习、心理学、最优化、稳健统计、生存分析、时间序列等34类大的专项任务研究情况。每一个分类下面都汇集了全球各行业专业人士应用R语言的最新成果内容。读者可根据自己的兴趣（如时间序列分析）选择相应分类进一步了解有关内容。

R语言任务视图分类表

系统程序也可以通过install.packages(“ctv”)命令自动安装“任务视图”，安装成功后，加载ctv包即可查阅全部分类信息。 

通过install.views()命令可一次性安装某类（如TimeSeries）视图下的全部可用包。 

1.4 使用帮助

开源软件通常都有非常好的帮助系统，无论对于初学者还是熟练者都能带来很大的帮助。R当然也不例外。R中提供的帮助主要有以下几种：

1.4.1 HTML帮助文档，这是最常用的帮助文档，方法是输入help.start()命令，程序会自动打开浏览器，链接到本地安装的帮助文档。包括入门文档（Manuals）、索引（Reference）、问答（Windows FAQ）及搜索（Search Engine & Keywords）等功能。其中索引（Reference）下的包（Packages）为本地已安装所有R包列表。 

1.4.2 命令帮助文档，如果已经知道一个函数的名称(比如mean)，需要了解其所属的包、用途、用法、参数说明、返回值、参考文献、相关函数以及范例等，可以使用如下命令：help(“mean”) (引号可以省略)，或?mean，程序会打开浏览器，显示该函数的详细文档内容，包括定义、表达式、参数含义、值、范例等。使用help(package=“包名”)命令还可以查看具体包的详细内容和其他信息。 

1.4.3 参数帮助文档，对于函数，可以使用args()命令获取函数参数。 

1.4.4 搜索文档，如果不知道函数具体用法（如mean），可以使用如下命令进行搜索：??mean

程序会打开浏览器，列出所有mean()函数的搜索结果，这些结果说明mean()函数在不同包的定义、应用有可能是不一样的，读者可根据搜索结果详细阅读有关内容。这种方法(??)等同于输入help.search(“”)命令。 

1.4.5 示例文档，对于函数用例，还可以使用example(“”)(引号可以省略)命令执行示例。 

1.4.6 演示文档，使用demo()可以查看示范程序，demo()会按照包分组，列出所有可用的演示文档。输入可演示的名称可以进行演示。 

1.4.7 系统关键字和运算符帮助文档，与函数的帮助类似，但是需要加上单引号。 

1.4.8 函数文档，使用apropos(“关键词”)可以找到所有包含“关键词”的可用函数。 

1.4.9 PDF文档，使用vignette(“主题词”)可以列出所有包含“主题词”的可用PDF文档。 

1.4.10官方网站搜索，前述各种帮助方法都受限于本地环境已经安装的包。如果要搜索R中所有的资源（包，函数、数学方法等），可以使用RSiteSearch(“”)命令，或者在R的官方网站搜索，输入：https://www.r-project.org/search.html