R语言(数据导入，清洗，可视化，特征工程，建模)-编程知识

记录一下痛失的超级轻松的数据分析实习（线上），hr问我有没有相关经历，我说我会用jupyter book进行数据导入，清洗，可视化，特征工程，建模，python学和用的比较多，然后hr问我会不会R，我直接蒙了，它招募里面明明是写python和R会一款即可，我没接触过R啊，自然就实话实说了，结果。。。当然是寄了~

算了反正个人感觉是和python差不多，但是能记住多少就得看我脑子了，我简单自学一下吧，下一期出python的数据导入，清洗，可视化，特征工程，建模那些，然后做个简单对比吧~

R语言是一种编程语言和开发环境，主要用于数据分析和统计领域。它提供了丰富的统计分析和数据可视化功能，可以进行数据清洗、数据处理、建模和预测等各种数据分析任务。

1.安装与基础使用

（1）安装

【1】R语言

下载网址：https://cran.r-project.org/

【2】Rstudio

下载网址：https://www.rstudio.com/products/rstudio/

（下滑选择你电脑的版本）点击下载即可~不想那么麻烦的直接用我的安装包吧，给我点个赞就行了，栓Q：百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1m6KX976JXM47xO7SpcSE8g?pwd=clyy

【3】简单使用

2.基础语法

【1】变量赋值：使用“<-”或“=”符号将值赋给变量。

例如：x <- 10 或 x = 10。

【2】数据类型：R语言中的主要数据类型有数值（numeric）、字符（character）、逻辑（logical）和因子（factor）等。

数值（numeric）：R语言的数值类型可以表示整数（如1, 2, 3）和浮点数（如1.5, 2.7）。在R中，数值类型使用内置的双精度浮点数表示。
字符（character）：R语言的字符类型用于表示文本数据，如姓名、地址等。用双引号或单引号括起来的文本被当作字符类型。
逻辑（logical）：类似bool，R语言的逻辑类型用于表示逻辑真（TRUE）和逻辑假（FALSE）。逻辑类型常用于条件判断和布尔运算。
因子（factor）：类似于C语言中的枚举类型（enum）。它们都用于表示有限的类别数据，仅允许取特定的值，R语言的因子类型用于表示有限的类别数据。因子是通过将非数值类型的数据转换为离散的、有限的、按照特定顺序的类别来处理。

【3】向量：可以使用c()函数创建向量。

例如：x <- c(1, 2, 3)。

【4】列表：可以使用list()函数创建列表。列表可以包含不同类型的元素。

例如：my_list <- list(1, "apple", TRUE)。

【5】矩阵：可以使用matrix()函数创建矩阵。矩阵是二维的，可以包含相同类型的元素。

例如：my_matrix <- matrix(c(1, 2, 3, 4), nrow = 2, ncol = 2)。

【6】数据框：可以使用data.frame()函数创建数据框。数据框是类似于表格的结构，可以包含不同类型的列。

例如：my_dataframe <- data.frame(name = c("Alice", "Bob"), age = c(25, 30))。

【7】函数：可以使用function()函数创建函数。函数可以接受参数，并返回一个结果。

#R语言
my_function <- function(x, y) {z <- x + yreturn(z)
}
#类似于c语言
int f(x,y){int z;z=x+y;return z;
}

【8】条件语句：可以使用if-else语句进行条件判断。

#R
if (x > 10) {print("x is greater than 10")
} else {print("x is less than or equal to 10")
}

【9】循环语句：可以使用for循环或while循环进行重复操作。

#R
for (i in 1:5) {print(i)
}while (x < 10) {x <- x + 1print(x)
}

3.数据分析

（1）数据导入

【1】CSV文件：使用read.csv()函数导入CSV文件。

data <- read.csv("data.csv")

【2】Excel文件：使用readxl包中的read_excel()函数导入Excel文件。首先需要安装readxl包，然后使用以下代码导入文件。

install.packages("readxl")
library(readxl)data <- read_excel("data.xlsx")

【3】SPSS文件：使用haven包中的read_sav()函数导入SPSS文件。首先需要安装haven包，然后使用以下代码导入文件。

install.packages("haven")
library(haven)data <- read_sav("data.sav")

【4】SQL数据库：使用RODBC包或DBI包与数据库建立连接，并使用SQL查询从数据库中导入数据。首先需要安装对应的包，然后使用以下代码导入数据。此方法需要详细了解SQL语言和数据库连接配置。

install.packages("RODBC")
library(RODBC)conn <- odbcConnect("database_name", uid="username", pwd="password")
data <- sqlQuery(conn, "SELECT * FROM table_name")
odbcClose(conn)

（2）数据清洗

【1】缺失值处理

# 检测缺失值
is.na(data)# 删除包含缺失值的行
clean_data <- na.omit(data)# 创建逻辑向量指示不包含缺失值的行
complete_cases <- complete.cases(data)

【2】重复值处理

# 检测重复值
duplicated(data)# 删除重复的行
clean_data <- unique(data)

【3】数据转换

# 重命名变量
data$new_var <- data$old_var
data$new_var <- NULL # 删除变量# 修改变量类型
data$new_var <- as.numeric(data$old_var)
data$new_var <- as.character(data$old_var)# 创建新变量
data$new_var <- data$var1 + data$var2# 使用dplyr包进行数据转换
library(dplyr)
clean_data <- data %>%select(var1, var2) %>%filter(var1 > 0) %>%mutate(new_var = var1 + var2)

【4】数据排序

# 对数据框按照某一列排序
sorted_data <- data[order(data$var1), ]# 对向量排序
sorted_vector <- sort(vector)

（3）可视化

【1】基本绘图函数：R语言内置了一些基本的绘图函数，如`plot()`、`barplot()`、`hist()`等

# 创建散点图
plot(x, y)# 创建条形图
barplot(heights)# 创建直方图
hist(data)

【2】ggplot2库：ggplot2是R语言中最流行的可视化库之一，提供了一种基于图层（layer）的绘图系统。使用ggplot2，可以创建包括散点图、条形图、线图、箱线图等各种图形。

# 安装ggplot2库
install.packages("ggplot2")# 使用ggplot2创建散点图
library(ggplot2)
ggplot(data, aes(x, y)) +geom_point()# 使用ggplot2创建条形图
ggplot(data, aes(x, y)) +geom_bar()# 使用ggplot2创建线图
ggplot(data, aes(x, y)) +geom_line()

【3】lattice库：lattice是另一个常用的可视化库，提供了一种基于网格（grid）的绘图系统。lattice库可以创建散点图、条形图、线图等，并支持分组、子图和条件绘图等复杂的可视化需求。

# 安装lattice库
install.packages("lattice")# 使用lattice创建散点图
library(lattice)
xyplot(y ~ x, data=data)# 使用lattice创建条形图
barchart(y ~ x, data=data)# 使用lattice创建线图
xyplot(y ~ x, data=data, type="l")

【4】plotly、ggvis、vega-lite等，没搜到教程，改天有空整理一下

（4）特征工程：是指对原始数据进行处理，以提取有用的特征，并为机器学习模型提供更具信息量和表达能力的输入。

1. 数据清洗：对数据进行清洗，包括处理缺失值、处理异常值、去除重复值等。可以使用函数如`na.omit()`处理缺失值，`outliers()`处理异常值，`duplicated()`去除重复值。

2. 特征选择：选择对目标变量有显著影响的特征。可以使用统计方法（如相关性分析、方差分析）或机器学习方法（如随机森林、LASSO回归）。

# 相关性分析
correlation <- cor(data)# 方差分析
anova_result <- aov(target_variable ~ ., data=data)# 随机森林特征重要性排序
library(randomForest)
rf_model <- randomForest(target_variable ~ ., data=data)
importance <- importance(rf_model)

3. 特征编码：将非数值型变量转换为数值形式，以便机器学习模型进行处理。可以使用函数如`factor()`将分类变量转换为因子，`dummyVars()`进行独热编码等。

# 将分类变量转换为因子
data$gender <- factor(data$gender)# 进行独热编码
library(DMwR)
dummy_data <- dummyVars(~., data=data)
encoded_data <- predict(dummy_data, newdata=data)

4. 特征缩放：将数值型特征进行缩放，以确保不同特征之间的量纲一致。常见的方法有标准化（将数据转换为均值为0，标准差为1的分布）和归一化（将数据缩放到0-1的范围内）。

# 标准化
scaled_data <- scale(data)# 归一化
normalized_data <- scale(data, center=FALSE, scale=apply(data, MARGIN=2, FUN=max) - apply(data, MARGIN=2, FUN=min))

5. 特征生成：通过原始特征的组合、变换或提取等方式生成新的特征。可以使用函数如`mutate()`进行特征生成。

# 通过组合生成新特征
library(dplyr)
generated_data <- data %>%mutate(new_feature = feature1 + feature2)# 通过变换生成新特征
generated_data <- data %>%mutate(new_feature = log(feature1))# 通过提取生成新特征
generated_data <- data %>%mutate(new_feature = substr(feature1, 1, 3))

（5）建模

1. 线性回归：使用`lm()`函数进行线性回归建模。

model <- lm(target_variable ~ ., data=data)
summary(model)

2. 逻辑回归：使用`glm()`函数进行逻辑回归建模。

model <- glm(target_variable ~ ., data=data, family=binomial)
summary(model)

3. 决策树：使用`rpart()`函数进行决策树建模。

library(rpart)
model <- rpart(target_variable ~ ., data=data)
printcp(model)

4. 随机森林：使用`randomForest()`函数进行随机森林建模。

library(randomForest)
model <- randomForest(target_variable ~ ., data=data)
print(model)

5. 支持向量机：使用`svm()`函数进行支持向量机建模。

library(e1071)
model <- svm(target_variable ~ ., data=data)
summary(model)

6. 朴素贝叶斯：使用`naiveBayes()`函数进行朴素贝叶斯建模。

library(e1071)
model <- naiveBayes(target_variable ~ ., data=data)
summary(model)

7. K近邻（K-Nearest Neighbors）：使用`knn()`函数进行K近邻建模。

library(class)
model <- knn(train_data, test_data, target_variable, k=3)

8. 主成分分析（Principal Component Analysis）：使用`prcomp()`函数进行主成分分析建模。

model <- prcomp(data, scale.=TRUE)
summary(model)