R Programming for Data Science by Roger D. Peng

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Contents
1. Stay in Touch! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3. History and Overview of R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1 What is R? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2 What is S? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.3 The S Philosophy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.4 Back to R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.5 Basic Features of R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.6 Free Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.7 Design of the R System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.8 Limitations of R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.9 R Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4. Getting Started with R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.2 Getting started with the R interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
5. R Nuts and Bolts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.1 Entering Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.2 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.3 R Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
5.4 Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.5 Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.6 Creating Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5.7 Mixing Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.8 Explicit Coercion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.9 Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.10 Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5.11 Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.12 Missing Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.13 Data Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.14 Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
CONTENTS

8. Using Textual and Binary Formats for Storing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.1 Using dput() and dump() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.2 Binary Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
9. Interfaces to the Outside World . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.1 File Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
9.2 Reading Lines of a Text File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9.3 Reading From a URL Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
10. Subsetting R Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.1 Subsetting a Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
10.2 Subsetting a Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
10.3 Subsetting Lists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
10.4 Subsetting Nested Elements of a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
10.5 Extracting Multiple Elements of a List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
10.6 Partial Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
10.7 Removing NA Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
11. Vectorized Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
11.1 Vectorized Matrix Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
12. Dates and Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
12.1 Dates in R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
12.2 Times in R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
12.3 Operations on Dates and Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
12.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
13. Managing Data Frames with the dplyr package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
13.1 Data Frames . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
13.2 The dplyr Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
13.3 dplyr Grammar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
13.4 Installing the dplyr package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
13.5 select() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
13.6 filter() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
CONTENTS
13.7 arrange() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
13.8 rename() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
13.9 mutate() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
13.10 group_by() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
13.11 %>% . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
13.12 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
14. Control Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
14.1 if-else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
14.2 for Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
14.3 Nested for loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
14.4 while Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
14.5 repeat Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
14.6 next, break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
14.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
15. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
15.1 Functions in R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
15.2 Your First Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
15.3 Argument Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
15.4 Lazy Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
15.5 The ... Argument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
15.6 Arguments Coming After the ... Argument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
15.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
16. Scoping Rules of R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
16.1 A Diversion on Binding Values to Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
16.2 Scoping Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
16.3 Lexical Scoping: Why Does It Matter? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
16.4 Lexical vs. Dynamic Scoping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
16.5 Application: Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
16.6 Plotting the Likelihood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
16.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93


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