R ile Programlama. Burak ÖZKAN Dr. Yalçın ÖZKAN

Transkript

1 R ile Programlama Burak ÖZKAN Dr. Yalçın ÖZKAN

2 PAPATYA YAYINCILIK EĞĠTĠM Ankara Caddesi, Prof. Fahreddin Kerim Gökay Vakfı ĠĢhanı GiriĢi No: 11/6, Cağaloğlu (Fatih) / Ġstanbul Tel : ( ) ( ) Faks : ( ) admin@papatyabilim.com.tr Web : Dağıtım : TDK Bilim R ile Programlama Burak ÖZKAN ve Dr. Yalçın ÖZKAN 1. Basım Nisan 2017 Yayın DanıĢmanı : Dr. Toros Rifat ÇÖLKESEN (Post-Edu Institute) Üretim : Necdet AVCI Pazarlama : Mustafa DEMĠR SatıĢ : TDK Bilim Sayfa Düzenleme : Müge URCAN, Papatya ve Kelebek Tasarım Basım ve Ciltleme : Özkaracan Matbaacılık (Sertifika No: 12228) Evren Mah. Gülbahar Cad. No:62 GüneĢli/Ġstanbul Bu kitabın her türlü yayın hakkı Papatya Yayıncılık Eğitim Aġ ye aittir. Yayınevinden yazılı izin alınmaksızın alıntı yapılamaz, kısmen veya tamamen hiçbir Ģekil ve teknikle ÇOĞALTILAMAZ, BASILAMAZ, YAYIMLANAMAZ. Kitabın, tamamı veya bir kısmının fotokopi makinesi, ofset gibi teknikle çoğaltılması, hem çoğaltan hem de bulunduranlar için yasadıģı bir davranıģtır. Özkan, Burak ve Özkan, Yalçın R ile Programlamada / Burak Özkan ve Yalçın Özkan - Ġstanbul: Papatya Yayıncılık Eğitim, xiv, 336 s.; 24 cm. Kaynakça ve Dizin var. Sertifika No: ISBN Programlama Dilleri. 2. R ile Ġstatistik 3. Ġstatistiksel Programlama 4. R Dili. I. Title II

3 Anneme, sonsuz saygılarımla... Burak ÖZKAN Eşime, sonsuz sevgilerimle... Yalçın ÖZKAN III

4 Bu kitabın yayınlanması konusunda desteklerinden ötürü Sayın Toros Rifat ÇÖLKESEN e ve emeği geçen tüm Papatya Bilim Yayınevi çalışanlarına çok teşekkür ediyoruz. IV

5 Ġçindekiler Önsöz xv Bölüm 1. R Programlama Diline Giriş Bu Bölümün Amacı Konuyla ilgili Temel Sorular R Programlama Dili R nin Kurulumu R Arayüzü Dosya Düzenle Görünüm Diğer Paketler Pencereler Yardım Komut Satırı Atama Operatörü Aritmetik ĠĢlemler R Nesne DeğiĢkenleri Veri Türleri Kesirli Veri Tamsayı Veri Karakter Dizisi Mantıksal Veri KarmaĢık Veri Türü Hazır R Veri Kümleri Veri Kümelerinin Görüntülenmesi En Üstteki Satırların Görüntülenmesi Öznitelikler Satır ve Sütün Sayısı R Paketleri Paketlerin Kurulumu Paketlerin Listesi Paketlerin Oturuma Tanıtılması Yardım Araçları Yardım Sayfaları Kısa Kitapçıklar Demolara EriĢim 44 V

6 1.13 R ÇalıĢma Alanı Nesne Listesiyle Ġlgili ĠĢlemler ÇalıĢma Dizini Seçenekler ÇalıĢma Alanı Görüntüsünün Kaydedilmesi Özet Gözden Geçirme Soruları 47 Bölüm 2. Vektör ve Faktörler Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Vektör Vektör Ġndeksi Vektör Aritmetiği Mantıksal Vektörler Karakter Vektörler Vektör ve Elemanlarının Uzunluğu Vektörlerin BirleĢtirilmesi Vektör Üyelerini Ġsimlendirme Vektörlerde Sorgulama Vektör Elemanlarının Güncellenmesi Vektörün Tüm Elemanlarının Yok Edilmesi Vektör Elemanlarının Toplanması Vektörün En Büyük ve En Küçük Elemanı Vektörün Ortalaması ve Medyanı Vektörün Sıralanması Faktör Faktörlerin Yaratılması Vektörü Faktöre DönüĢtürme Faktör Elemanlarına EriĢilmesi ve DeğiĢiklik Yapılması Faktöre Yeni Bir Eleman Ekleme ve Silme Düzeylerde DeğiĢiklik Yapılması Düzey Frekansları Düzey Sırası Aritmetik ĠĢlemler Özet Gözden Geçirme Soruları 64 Bölüm 3. Dizi ve Matrisler Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular 67 VI

7 3.3 Diziler Matrisler Matris OluĢturma Vektörleri BirleĢtirerek Matris Elde Etme Vektörleri Boyutlandırarak Matris Elde Etme Satır ve Sütunları Ġsimlendirme Matris Elemanlarına EriĢim Bir KoĢula Uyan Matris Elemanlarının Bulunması ĠsimlendirilmiĢ Matris Elemanlarına EriĢim Matris Elemanlarının DeğiĢtirilmesi Matris Elemanlarının Silinmesi Mevcut bir Matrise Yeni bir Vektör Eklenmesi Ġki Matrisin BirleĢtirilmesi Matrisin En Büyük ve En Küçük Elemanları Satır ve Sütun Toplamları Satır ve Sütun Ortalamaları Satır ve Sütunlara Fonksiyonun Uygulanması 3.5 Matrislerle Cebirsel ĠĢlemler KöĢegen ĠĢlemleri Birim Matris Matris Transpozesi Matrislerin Toplanması Matrisin Skaler Değerle Çarpımı Matrislerin Çarpımı Matris Determinantı Matrisin Tersi Matrislerle Regresyon Analizi Doğrusal Denklem Sistemlerinin Çözümü Özet Gözden Geçirme Soruları 91 Bölüm 4. Listeler Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Listelerin Yaratılması Vektörün Liste Olmaya Zorlanması BoĢ Liste Liste Üyelerine EriĢim ĠsimlendirilmiĢ Liste Üyeleri Liste Dilimleme Üyelere EriĢim Liste Üyelerinin Doğrudan Kullanımı 101 VII

8 4.9 Liste Üzerinde ĠĢlemler Listeye Üye Ekleme Listedeki Bir Üyeyi Silme Listenin Bir Üyesini Güncelleme Liste Üyelerine Fonksiyonların Uygulanması Özet Gözden Geçirme Soruları 105 Bölüm 5. Veri Çerçevesi Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Veri Çerçevesi Satır ve Sütun Ġsimlerinin DeğiĢtirilmesi Veri Görüntüleme Veri Çerçevesi Öznitelikleri Veri Çerçevesi Elemanlarına EriĢim KoĢullu EriĢim Veri Çerçevesi Boyutları Veri Çerçevesi ĠĢlemleri Sütun Ekleme Veri Çerçevelerinin BirleĢtirilmesi Araya Sütun Ekleme Satır Ekleme Satır veya Sütun Silme Eleman Değerini DeğiĢtirme Sütunlar Üzerinde Aritmetik ĠĢlemler Veri Çerçevesi Sütunlarının Doğrudan Kullanılması Fonksiyonların Uygulanması Matris, Liste ve Veri Çerçevesi DönüĢümleri Özet Gözden Geçirme Soruları 122 Bölüm 6. Karakter Dizileri Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Karakter Dizileri BoĢ Karakter Dizisi Karakter Sayısını Öğrenme Karakter Dizisi Olup Olmadığını Öğrenme Karakter Dizilerini Görüntülemek 128 VIII

9 6.4 Karakter Dizileri ile ĠĢlemler Bir Nesneyi Karakter Dizisine DönüĢtürmek Karakter Dizilerinin BirleĢtirilmesi Küçük ve Büyük Harflere DönüĢtürme Kısaltma Karakterlerin DeğiĢtirilmesi Alt Dizilerle ĠĢlemler Konsola Yazdırma ĠĢlemleri Basit Yazdırma ĠĢlemi- Print() Fonksiyonu BirleĢtirerek Yazdırma- Cat() Fonksiyonu Formatlayarak Yazdırma ĠĢlemi- Format() Fonksiyonu Karakter Dizisine DönüĢtürerek Yazdırma- ToString() Fonk C Stili Formatlama - Sprintf() Fonksiyonu Örüntü Arama Konumu Bulma Karakter Dizisini Bulma Bulunamayan Karakter Dizileri Mantıksal Sonuçlar Örüntünün Tam Adresi Örüntüyü DeğiĢtirme Özet Gözden Geçirme Soruları 147 Bölüm 7. Veri Giriş Çıkış Ġşlemleri Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Veri GiriĢleri Hazır Veri Kümeleri Terminalden Veri GiriĢleri Terminalden Veri GiriĢleri ve ÇıkıĢları Terminalden Bir Satır Girilmesi Dosyaya Yazma ve Okuma ĠĢlemleri Dosya ve Dizin Hakkında Bilgi Edinme Dosyaya Yazdırma Veriyi Dosyaya Yönlendirme Doğrudan Bir Dosyaya Kayıt CSV Dosyaya Kayıt Tabular Verinin Dosyaya Kaydedilmesi R Dosyalarının Yaratılması Dosyadan Okuma scan() Fonksiyonu ile Okuma CSV Dosyalarının Okutulması 163 IX

10 Tabular Verinin Okutulması Panodan Veri Okuma Özet Gözden Geçirme Soruları 166 Bölüm 8. Program Denetimi Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Denetim Yapıları KarĢılaĢtırma ve Mantıksal Operatörler if Deyimi ile KarĢılaĢtırma Aksi Takdirde - if else Deyimi Ġçiçe if Deyimleri if else() Fonksiyonu Döngüler for Döngüsü while Döngüsü Döngüden ÇıkıĢ Döngüye Devam - Next Deyimi repeat Döngüsü Ġç Ġçe Döngüler Döngü Performansı ve VektörleĢtirme Gizli Döngüler -Apply() Fonksiyon Ailesi Listeden Seçim ĠĢlemleri - switch() Fonksiyonu Özet Gözden Geçirme Soruları 194 Bölüm 9. Fonksiyonlar Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Kullanıcı Tanımlı Fonksiyonlar Fonksiyonların Yaratılması Fonksiyonların ÇalıĢtırılması Bir Fonksiyondan Bir BaĢka Fonksiyonun Çağrılması Fonksiyon ÇalıĢtıktan Sonra ĠĢlem Sırası Fonksiyonun Değer Döndürmesi Liste DönüĢler Fonksiyonlara Parametre Geçirme Kendini Çağıran Fonksiyonlar 202 X

11 9.4 YerleĢik Hazır Fonksiyonlar Matematik Fonksiyonları Trigonometrik ĠĢlemler Logaritma ĠĢlemleri e Sayısının Kuvvetleri Karekök ĠĢlemi Mutlak Değer ĠĢlemi Yuvarlatma ĠĢlemi Kesme ĠĢlemi Ġstatistik Fonksiyonları Ortalama Hesabı Standart Sapma ve Varyans Hesabı Medyanın Bulunması DeğiĢim Aralığının Bulunması Özet Gözden Geçirme Soruları 212 Bölüm 10. Grafikler Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Grafiklerin Yaratılması Grafiğin Kaydedilmesi Dağılım Grafikleri Nokta Grafik Çizgi Grafikler Diğer Çizgi Grafiklerin Eklenmesi Yatay Eksen Etiketleri Histogram ve Yoğunluk Grafikleri Histogram Çizdirme Yoğunluk Grafikleri Ortak Histogram ve Yoğunluk Grafiklerinin Çizdirilmesi Çubuk Grafikler Basit Çubuk Grafikler Frekansları Kullanan Çubuk Grafikler Yatay Çubuk Grafikler Yığılı Çubuk Grafikler GruplandırılmıĢ Çubuk Grafikler Pasta Grafikler Basit Pasta Grafiklerinin Çizdirilmesi Yüzdelere Göre Pasta Grafikler Kutu Grafikleri Bir DeğiĢken Ġçin Kutu Grafik 246 XI

12 Bir Grup DeğiĢken Ġçin Kutu Grafik Matematiksel Fonksiyonların Grafikleri Parabol Grafiği Logaritmik Eksenler Trigonometrik Fonksiyonların Grafiği Grafikleri Bir Arada Çizdirme Özet Gözden Geçirme Soruları 256 Bölüm 11. R ile Ġstatistiğe Giriş Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Merkezi Eğilim Ölçüleri Aritmetik Ortalama Geometrik Ortalama Harmonik Ortalama Kareli Ortalama Medyan Mod Dağılım Ölçüleri Ortalama Sapma Varyans Standart Sapma DeğiĢkenlik Katsayısı Olasılık Dağılımları Normal Dağılım Yoğunluk FonksiyonU Kümülatif Dağılım Fonksiyonu Normal Dağılıma Sahip Veri Üretme Binom Dağılımı Yoğunluk Fonksiyonu Kümülatif Olasılık Binom Dağılıma Sahip Veri Üretme Hipotez Testleri Hipotezin Belirlenmesi Hipotezin Kritik Bölgesi Test Değeri z-test Değerinin Yorumlanması Regresyon Analizi Verinin Hazırlanması Regresyon Modelinin Elde Edilmesi Model Ġle Ġlgili Bilgiler 285 XII

13 Determinasyon Katsayısı Öngörüler Standart Artıklar Özet Gözden Geçirme Soruları 200 Bölüm 12. R ile Veri Madenciliği Bu Bölümün Amacı Konuyla Ġlgili Temel Sorular Veri Madenciliği Veri DönüĢtürme Min-Max NormalleĢtirmesi Z-Score NormalleĢtirmesi Sınıflandırma Algoritmaları Modelin Doğruluk Oranı C4.5 Sınıflandırma Algoritması Yapay Sinir Ağları Bayes Sınıflandırıcılar Kümeleme Algoritmaları Uzaklık Ölçütleri HiyerarĢik Kümeleme k-ortalamalar Algoritması Birliktelik Kuralları Özet Gözden Geçirme Soruları 326 Kaynakça 329 Dizin 333 XIII

14 Önsöz R programlama dilinin günümüzde özellikle akademik çevreler baģta olmak üzere geniģ bir uygulama alanına sahip olduğunu söyleyebiliriz. Bu dilin güçlü veri iģleme araçlarına sahip olması ve açık kaynak kodlu olması nedeniyle geniģ bir kullanıcı kesimi oluģmuģtur. Özellikle iliģkisel veri tabanları ile entegre olabilmesi nedeniyle, sadece akademik çevrelerde kullanılmamakta, kurumsal uygulamalara da dahil olduğu görülmektedir. Elinizdeki bu kitap R programlama dili için bir baģlangıç kitabıdır. Bu nedenle konuları oldukça basit düzeyde ele alarak anlaģılır olmasına özen gösterdik. Her konuyu çok sayıda örnekle desteklemeye çalıģtık. Kitabın birinci konusu R programlama diline bir giriģ yapmaktadır. R arayüzünün ve yardımcı geliģtirme araçlarının nasıl kullanılacağı konusu üzerinde durulmaktadır. Kitabın beģinci bölüme kadar olan kısımlarında R nin temel veri yapıları üzerinde durulmaktadır. Vektör, faktör, dizi, matris, liste ve veri çerçevesi gibi kavramlar bu bölümlerde ele alınmaktadır. Altıncı bölümde ise karakter dizilerinin R de nasıl kullanılabileceği anlatılmaktadır. Yedinci bölümde veri giriģ çıkıģları ele alınarak özellikle dosyalarla çalıģma konusu üzerinde durulmaktadır. Sekizinci bölümde programlarda yer alan denetim ve döngü iģlemleri açıklanmaktadır. Onuncu bölümde ise grafiklere yer verilerek örneklerle çeģitli grafiklerin nasıl çizdirilebileceği üzerinde durulmaktadır. Son iki bölümde ise R nin istatistikte ve veri madenciliğinde kullanılması anlatılmaktadır. Bu iki alanda R nin yaygın biçimde kullanıldığı bilinmektedir. Her iki konunun kavramsal temellerine inmeden basit uygulamalarla R nin kullanımı üzerinde durulmaktadır. Bir programlama dilinin yeterince kod yazarak öğrenilebileceği düģüncesindeyiz. Okuyucunun R programını bilgisayarına kurduktan sonra kitaptaki tüm örnekleri sırasıyla uygulamasını öneriyoruz. Kitap içinde gözden kaçmıģ hatalar olabilir. Bu konuda okuyucunun eleģtirilerini ve uyarılarını bekliyoruz. Burak ÖZKAN Yalçın ÖZKAN XIV