R语言与大气科学的那些事

晓枫染月

之前开了一贴，准备介绍R语言在大气科学中的应用。然而，时隔快一年，一篇帖子都没更新，实在忏愧。
在此立个flag，定时更新，结合自己的使用经验，对R在大气科学中应用做介绍。请大家监督。

晓枫染月

开篇--R语言简介及安装
R语言的祖宗是S语言，S语言由AT&T贝尔实验室开发。根据TIOBE （没事儿喜欢统计各编程语言的应用热度）官方统计，2020年1月R语言的热度位居第18，高MATLAB两个名次。
       私以为R语言有以下几个特点：（一）完全免费开源。R是完全开源的，从安装到使用你不用花一分钱。（二）R有大量的资源包。得益于大量开发者的努力，目前R语言有2万+资源包。想分析个数据、画个图 甚至做个网页，没问题，统统可以搞定。（三）简单易学。没有编程基础，怕学不会？NO problem，半小时入门、1天学会基本应用，这都是小意思。（四）有世界上第二好用的（不敢说第一，违反广告法QAQ）集成开发环境。RSTUDIO是非常优秀的IDE，你想要的它都有。（五）贼适合大气科学中的数据处理及绘图。
       说了这么多优点，你是不是心动了，想跃跃欲试呢？ok，让我们开始快乐的旅程吧~~
     Step one：分别下载R和RSTUDIO的安装包（下载地址居然发不出来，请移步我的微信公众号吧~~）。下载时注意系统位数（一般的电脑64位居多），以及安装包的版本（建议下最新版）。
      Step two：R的安装。默认你已经下载好了R和RSTUDIO哈~~。
（1）双击下载的R，像安装一般的软件一样，根据需要进行相关安装设置并不断点击下一步就可以啦。安装要点：安装路径可以改成你自己的啦。
桌面Ri386 3.4.4和Rx64 3.4.4，就表明安装成功啦！说明：R i386的是32位，R x64的是64位。当然要是你感觉桌面太乱，把这两个桌面快捷方式删了就行。
Step2 two：RSTUDIO的安装。特别说明：RSTUDIO只是R的一个集成窗口，本身不带R程序。因此，第一步是必不可少的。
点击下载的exe文件，双击安装，一路默认即可（图方便，我也是这么干的）。安装完成后，双击进入，控制台出现R version 3.6.2就表示安装成功啦。

晓枫染月

渐进--R语言基本知识学习任何一门编程语言首先要从基本语法开始呦~~。
我们先来看第一个实例，在屏幕输出'hello world !'  

1. print('hello world !')

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温馨提示：R对大小写敏感~~

    在print('hello world !')中，被单引号（双引号也可以的）装进去的被称为字符串，是R语言常见的数据类型之一。向量、列表、矩阵、数组、因子等也是常见的数据类型。

1 向量

    当向量中有多个元素时，使用c()函数封装。e.g.

    小提示：R语言中'=' 和'<-' 意思相同，都是将右边的值赋给左边的字符。

1. students = c('小明','小红','小李','小张')
   
2. students <- c('小明','小红','小李','小张')

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2 列表

    列表是一个R对象，它可以包含许多不同类型的元素，如向量、函数、甚至任何你想放进去的东西。e.g.

1. list_a = list('小王',23,'体重140','身高175','三维:10、10、10')

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3.矩阵

    R语言中的矩阵使用matrix函数创建。e.g.

1. matrix_a = matrix(1:6, nrow=2)

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4.数组

    矩阵有两个维度，行和列。而数组可以有多维，使用array()函数创建。e.g.

1. array_a = array( data = 0, dim = c(2,3))

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5.因子

    因子在R语言中可以用来表示名义型变量或有序变量。名义变量一般表示类别，如性别、种族等等。有序变量是有一定排序顺序的变量，如职称、年级等等。使用factor()函数创建因子。e.g.

1. factor_a <- c("王", "李", "刘", "王",'李','赵')

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6.数据框

    数据框（data.frame）是R语言中最重要的一种数据类型，在R语言的数据存储、分析运算中占绝对重要的位置。下一讲，我们专门介绍数据框类型。

晓枫染月

渐进--R语言基本知识上一篇里我们介绍了R的基本数据类型，今天着重介绍R语言中的数据框（也有叫数据帧）（data.frame）类型。data.frame是数据分析中的利器，数据切片、索引、聚合、分组等都离不开它，是R中应用最广泛的数据类型。好啦，话不多说，下面上干货~~
首先，来创造你的第一个数据框：

1. age = c(10,20,30,40,50,60,70) #创建一个向量，多个元素时用从c()封装。#在R中表示注释，后面代码并不执行。
   
2. name = c('小王','小明','小李','小赵','小周','小吴','小陈') #创建一个字符串向量，字符串需要用引号封闭。
   
3. class = c('一班','二班','三班','四班','五班','六班','七班')
   
4. student_infor = data.frame(age, name, class) #创建数据框

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用R语言读取csv、txt、xls等格式的文件时，一般都读成数据框。那么数据框中的数据如何操作呢？且看以下分解：

（1）数据索引和切片一：列名索引
        上面的student_infor有三列，每列有列名。例如选取age列：

1. student_infor$age # $符号，键盘上用shift+4输入

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$符号是不是很奇怪~~。可以这么理解，让别人在后面跟着，当然得先给钱了~~。当然，下面的选取方式也是可行的。

1. 
   
2. student_infor['age']

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选取多列用c()将列名封闭：

1. 
   
2. student_infor[c('age','name')]

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二：数字索引

        也可以通过数字选取：

1. student_infor[1] #选取第一列
   
2. student_infor[1:2] #选取第1到2列
   
3. student_infor[c(1,3)] #选取第1和第3列

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三：行号索引

1. student_infor[1,] #选取第一行
   
2. student_infor[1:5,] #选取第1到5行
   
3. student_infor[c(1,4,6),] #选取第1、4、6行

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（2）数据筛选

筛选符合条件的数据是经常用到的技巧（类似excel中的透视表），请看如下操作示例：

1. #将student_infor中小李的信息筛选出来
   
2. student_infor[which(student_infor$name == '小李'),]

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1. #选取年龄大于10的学生
   
2. student_infor[which(student_infor$age > 10),]

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1. #选取年龄大于10并小于50的学生
   
2. student_infor[which(student_infor$age > 10 & student_infor$age < 50),]

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(3)数据框的增、删、改
一：改列名

1. names(student_infor) #获取列名
   
2. names(student_infor)[2] = 'student_name' #将第二列的名字改为student_name

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二：增加新的列

1. #创建一个新向量student_city
   
2. student_city = c('北京','上海','广州','深圳','杭州','苏州','天津')
   
3. #将city添加到student_infor数据框里
   
4. student_infor$city = student_city

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三：删除列

1. 这样就把第一列去掉了
   
2. student_infor_new = student_infor[-1]
   
3. #也可以直接选择，达到去除其它列的目的
   
4. student_infor_new = student_infor[1:3]

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（4）数据框的常用函数
    当我们可以对数据进行一些预览之类的操作，如下：

1. summary(student_infor) #查看数据框总结

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1. head(student_infor) #查看前几行
   
2. tail(student_infor) #查看后几行

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最后的实操：
        求student_infor中age列的平均值、最大值、最小值、标准差、中值。

1. 
   
2. mean(student_infor$age)
   
3. max(student_infor$age)
   
4. min(student_infor$age)
   
5. sd(student_infor$age)
   
6. median(student_infor$age)

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si18

期待楼主大作

晓枫染月

si18 发表于 2020-4-13 16:35
期待楼主大作

谢谢。您的支持，是我最大的动力。

一大碗年糕

期待！！！！

一夜荒原

为什么 我安装了Rstudio  然后选择R版本的时候，这里打开一直就显示 R未安装

si18

一夜荒原 发表于 2020-4-13 23:15
为什么 我安装了Rstudio  然后选择R版本的时候，这里打开一直就显示 R未安装

有可能是你的R 和Rstudio 安装的路径不一致 R和Rstudio最好按默认路径安装 路径里面最好不要有中文

一夜荒原

si18 发表于 2020-4-14 09:12
有可能是你的R 和Rstudio 安装的路径不一致 R和Rstudio最好按默认路径安装 路径里面最好不要有中文

解决了 谢谢