Rechenaufgaben mit R durchführen Wichtige Operatoren und Funktionen in R

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Im Fokus von R steht die Analyse von Daten. Dazu werden mithilfe von Operatoren und Funktionen selbstredend auch Berechnungen durchgeführt. In diesem Beitrag geben wir einen ersten Einstieg zu diesem Bereich in R.

In R sind arithmetische und logische Operatoren integriert, die den Einstieg erleichtern können. Im R Studio lassen sich diese schnell und einfach nutzen. Generell können mit R also sehr schnell erste Berechnungen durchgeführt werden.

Sollen hier bereits Zeilen im R-Studio oder der Befehlszeile auskommentiert werden, steht das Zeichen # zur Verfügung. Mit Operatoren und Funktionen kann direkt nach der Installation von R mit der Sprache gearbeitet werden. In der Konsole von R-Studio ist es möglich, Befehle direkt einzugeben. Das R-Studio führt diese anschließend aus und zeigt das Ergebnis im Fenster an.

R ist Case-Sensitiv, unterscheidet also zwischen Groß- und Kleinschreibung. Das ist bei der Verwendung von Funktionen wichtig, da bei LOG(1) eine Fehlermeldung erscheint, da die Funktion die Bezeichnung „log“ hat. Bei Berechnungen kann es außerdem notwendig sein, dass die Konsole in R-Studio geleert wird. Dazu wird normalerweise die Tastenkombination STRG+L genutzt.

Operatoren und Funktionen zum Einstieg

Operatoren können in R genutzt werden, um Berechnungen auch ohne Code durchzuführen – zum Beispiel einfache Berechnungen wie „1+2“. Im Grunde genommen sind Operatoren und Funktionen in R weitgehend identisch, denn Operatoren lassen sich eben auch als Funktion nutzen. Die bekanntesten arithmetischen Operatoren in R sind:

+       für Addition

-       für Subtraktion

*       für Multiplikation

/       für Division

^       für Potenz

sqrt()  für Wurzel

Um einen Operator auch als Funktion zu nutzen, müssen Sie den Operator in Hochkommas setzen. Beispiel:

• 1 + 2 (Nutzung als Operator)

• `+`(2, 3) (Nutzung als Funktion)

Für die Durchführung von Berechnungen geben Sie diese also einfach in der Konsole ein. Sie müssen zwischen den Zahlen und den Operatoren keine Leerzeichen schreiben, allerdings schaden diese auch nicht und verbessern die Lesbarkeit. R verwendet als Dezimalzeichen den Punkt, nicht das Komma.

Neben diesen Operatoren gibt es auch komplexere, wie zum Beispiel die ganzzahlige Teilung (x %% Y, zum Beispiel 9 %/% 2) oder Matrixmultiplikation (%*%). Neben den Operatoren spielen natürlich auch Funktionen eine wichtige Rolle. Die bekanntesten sind:

<       Kleiner

<=      Kleiner gleich

>       Grösser

>=      Grösser gleich

==      Gleich

!=      Ungleich

!x      Nicht x

x | y     x oder y

x & y     x und y

exp(x)    Expotentialfunktion

log(x)    Logarithmus

cos(x)    Trigonometrische Funktionen wie Cosinus und Sinus

Die hier gezeigten Funktionen sind nur Beispiele für den Einstieg. Es gibt bei R zahlreiche weitere Funktionen, auch für den Statistik-Bereich, wie zum Beispiel var(x) für Varianz, oder die Standardabweichung „sd(x)“. Funktionen können auch geschachtelt werden, genauso wie Operatoren. Ein Beispiel dafür ist: log(exp(2)). Generell arbeitet R bei der Durchführung von verschachtelten Funktionen von innen nach außen.

Rechenaufgaben mit R durchführen

Rechenaufgaben können direkt in R-Studio im Code-Fenster oder der Konsole eingegeben werden, zum Beispiel „1+2“ oder „5/2“. Auch erweiterte Berechnungen können genutzt werden, wenn Sie diese in Klammern setzen, genau wie in anderen Programmen. R kennt die mathematischen Regeln, wie Punkt vor Strich und Klammern natürlich, zum Beispiel: (1 + 4 - 2 + 10) / (3 + 8 + 3). Mit den Operatoren und Funktionen können Berechnungen durchgeführt werden, auch in komplexer Form.

Variablen nutzen

Im Zusammenhang mit Operatoren und Funktionen spielen Variablen natürlich auch eine wichtige Rolle. Sie können Ergebnisse oder Zahlen direkt in Variablen speichern und auch mit diesen Berechnungen durchführen. Variablen werden mit den beiden Zeichen „<“ und „-“ zugewiesen.

Parallel dazu können Variablen auch mit „=“ zugewiesen werden. Allerdings wird das Gleichheitszeichen ebenfalls für Funktionen genutzt. Aus diesem Grund sollte in Programmcode besser eindeutig mit „<-“ gearbeitet werden. Wer in der Konsole aber rechnet, kann mit dem Gleichheitszeichen arbeiten.

In R-Studio kann dazu auch die Tastenkombination „Alt + -“. Variablen müssen mit einem Buchstaben beginnen und dürfen keine Leerzeichen enthalten. Sie können zum Beispiel mit „x <- 10“ der Variablen x den Wert 10 zuweisen. Mit „x“ können Sie die Variable in der Konsole anzeigen.

Arbeiten Sie mit mehreren Variablen, können diese in die Berechnung mit eingebunden werden. In diesem Beispiel kann mit „y <- x +1“ der Variable „y“ der Wert „x+1“ also 10 zugewiesen werden. Mit „y“ zeigt die R-Konsole das Ergebnis an. Um beide Variablen in eine Rechnung einzubinden, werden diese einfach mit einem Operator oder einer Funktion verknüpft, zum Beispiel mit „x*y“.

In diesem Beispiel besteht jetzt auch die Möglichkeit, eine dritte Variable zu definieren und diese aus anderen Variablen zu berechnen, zum Beispiel: „z <- x/y“. Variablen können mehr als einen Wert annehmen. Dazu kann zum Beispiel die Funktion „c()“ (Abkürzung für: combine) genutzt werden. Als Beispiel kann der Variablen „Hausnummer“ mit „Hausnummer <- c(1,3,5) mehr als ein Wert zugewiesen werden.

Durch Eingabe von „Hausnummer“ werden diese Werte auch angezeigt. Auch hier muss darauf geachtet werden, dass R auf Groß- und Kleinschreibung setzt. Sollen Variablen auch Texte zugewiesen werden, zum Beispiel „Hauptstrasse“ und „Dorfstrasse“, dann werden die Texte in Anführungszeichen geschrieben, zum Beispiel:

Variablen können auch erweitert werden. Dazu wird in die Liste der Daten einer Variablen, der Name der Variablen selbst aufgenommen und zusätzlich die neuen Werte, zum Beispiel:

Werden in den Variablen Zahlen genutzt, können diese auch mit verschiedenen Wegen abgefragt werden. Beispiele dafür sind:

mean(Hausnummer) - Mittelwert

Hausnummer[1:3] - Erster und Dritter Wert der Variable.

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