R - Vektoren: Ein Anfängerguide

Hallo da draußen, zukünftige R-Programmierer! Heute werden wir eine aufregende Reise in die Welt der Vektoren in R antreten. Keine Sorge, wenn du noch nie programmiert hast – ich werde dein freundlicher Guide sein, und wir werden dies Schritt für Schritt angehen. Am Ende dieses Tutorials wirst du Vektoren wie ein Profi erstellen und manipulieren können!

Was ist ein Vektor?

Bevor wir tiefer einsteigen, lassen Sie uns verstehen, was ein Vektor ist. In R ist ein Vektor wie ein Behälter, der mehrere Elemente desselben Typs enthält. Stell dir vor, es ist ein Zug mit mehreren Waggons, die alle die gleiche Art von Fracht tragen. Diese Fracht könnte Zahlen, Text oder sogar logische Werte (wahr/falsch) sein.

Vektorerstellung

Lassen Sie uns damit beginnen, wie man Vektoren erstellt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies in R zu tun, aber wir werden uns auf die am häufigsten und nützlichsten Methoden konzentrieren.

Verwenden der c()-Funktion

Der einfachste Weg, um einen Vektor zu erstellen, ist die Verwendung der c()-Funktion. Das 'c' steht für 'kombinieren' oder 'zusammenfügen'.

# Erstellen eines numerischen Vektors
numbers <- c(1, 2, 3, 4, 5)
print(numbers)

# Erstellen eines character-Vektors
fruits <- c("apple", "banana", "cherry")
print(fruits)

# Erstellen eines logischen Vektors
is_student <- c(TRUE, FALSE, TRUE, TRUE)
print(is_student)

In diesen Beispielen erstellen wir drei verschiedene Arten von Vektoren. Das Symbol <- wird verwendet, um den Vektor einer Variablen zuzuweisen.

Verwenden des : Operators

Für die Erstellung einer Zahlenfolge ist der : Operator äußerst nützlich:

# Erstellen einer Folge von 1 bis 10
sequence <- 1:10
print(sequence)

# Erstellen einer umgekehrten Folge
reverse_sequence <- 10:1
print(reverse_sequence)

Dies ist ein schneller Weg, um eine Zahlenfolge zu erstellen. Es ist so, als würde man R sagen: "Gib mir alle Zahlen von diesem bis zu jenem."

Verwenden der seq()-Funktion

Für mehr Kontrolle über deine Folgen ist die seq()-Funktion dein Freund:

# Erstellen einer Folge mit einem bestimmten Schritt
by_twos <- seq(from = 0, to = 10, by = 2)
print(by_twos)

# Erstellen einer Folge mit einer bestimmten Länge
five_numbers <- seq(from = 0, to = 1, length.out = 5)
print(five_numbers)

Die seq()-Funktion ist flexibler und ermöglicht es dir, den Start, das Ende, die Schrittgröße oder die Anzahl der gewünschten Elemente anzugeben.

Verwenden der rep()-Funktion

Manchmal möchtest du Werte wiederholen. Hier kommt rep() ins Spiel:

# Wiederverwendung eines einzelnen Wertes
repeat_five <- rep(5, times = 3)
print(repeat_five)

# Wiederverwendung eines Vektors
repeat_vector <- rep(c(1, 2), times = 3)
print(repeat_vector)

# Wiederverwendung jedes Elements
repeat_each <- rep(c(1, 2), each = 3)
print(repeat_each)

rep() ist großartig für das Erstellen von Mustern oder das Auffüllen deiner Daten mit wiederholten Werten.

Zugriff auf Vektorelemente

Nun, da wir wissen, wie man Vektoren erstellt, lassen uns lernen, wie man auf ihre Elemente zugreift. In R verwenden wir eckige Klammern [] dazu.

Zugriff durch Index

Denke daran, dass die Indizierung in R bei 1 beginnt, nicht bei 0 wie in einigen anderen Programmiersprachen.

fruits <- c("apple", "banana", "cherry", "date")

# Zugriff auf das erste Element
print(fruits[1])  # Ausgabe: "apple"

# Zugriff auf das dritte Element
print(fruits[3])  # Ausgabe: "cherry"

# Zugriff auf mehrere Elemente
print(fruits[c(1, 3)])  # Ausgabe: "apple" "cherry"

# Zugriff auf einen Bereich von Elementen
print(fruits[2:4])  # Ausgabe: "banana" "cherry" "date"

Negativer Index

In R kannst du negative Indizes verwenden, um Elemente auszuschließen:

# Ausschließen des zweiten Elements
print(fruits[-2])  # Ausgabe: "apple" "cherry" "date"

# Ausschließen mehrerer Elemente
print(fruits[c(-1, -3)])  # Ausgabe: "banana" "date"

Logischer Index

Du kannst auch logische Vektoren verwenden, um auf Elemente zuzugreifen:

numbers <- c(1, 2, 3, 4, 5)

# Zugriff auf gerade Zahlen
print(numbers[numbers %% 2 == 0])  # Ausgabe: 2 4

# Zugriff auf Zahlen größer als 3
print(numbers[numbers > 3])  # Ausgabe: 4 5

Vektormanipulation

Nun, da wir Vektoren erstellen und darauf zugreifen können, lassen uns lernen, wie man sie manipuliert.

Vektorarithmetik

Du kannst arithmetische Operationen auf Vektoren anwenden:

vec1 <- c(1, 2, 3)
vec2 <- c(4, 5, 6)

# Addition
print(vec1 + vec2)  # Ausgabe: 5 7 9

# Multiplikation
print(vec1 * vec2)  # Ausgabe: 4 10 18

# Division
print(vec2 / vec1)  # Ausgabe: 4 2.5 2

Vektorrecycling

Bei Operationen auf Vektoren unterschiedlicher Länge wird R den kürzeren Vektor recyclen:

short_vec <- c(1, 2)
long_vec <- c(1, 2, 3, 4, 5, 6)

print(short_vec + long_vec)  # Ausgabe: 2 4 4 6 6 8

R wiederholt den kürzeren Vektor, um die Länge des längeren Vektors zu entsprechen.

Vektorfunktionen

R bietet viele nützliche Funktionen für die Arbeit mit Vektoren:

numbers <- c(5, 2, 8, 1, 9)

# Länge des Vektors
print(length(numbers))  # Ausgabe: 5

# Summe aller Elemente
print(sum(numbers))  # Ausgabe: 25

# Mittelwert (Durchschnitt) des Vektors
print(mean(numbers))  # Ausgabe: 5

# Sortieren des Vektors
print(sort(numbers))  # Ausgabe: 1 2 5 8 9

Hier ist eine Tabelle, die einige häufige Vektorfunktionen zusammenfasst:

Funktion	Beschreibung
length()	Gibt die Anzahl der Elemente im Vektor zurück
sum()	Berechnet die Summe aller Elemente
mean()	Berechnet den Durchschnitt aller Elemente
median()	Findet den Medianwert
max()	Gibt den maximalen Wert zurück
min()	Gibt den minimalen Wert zurück
sort()	Sortiert den Vektor in aufsteigender Reihenfolge
rev()	Kehrt die Reihenfolge der Elemente um

Schlussfolgerung

Glückwunsch! Du hast gerade deine ersten Schritte in die Welt der Vektoren in R unternommen. Wir haben Erstellung, Zugriff auf Elemente und grundlegende Manipulationen behandelt. Denke daran, Übung macht den Meister, also zögere nicht, mit diesen Konzepten zu experimentieren.

Vektoren sind die Bausteine der Datenmanipulation in R, und das Beherrschen von ihnen wird dir zum Erfolg in deinem R-Programmierweg verhelfen. Weiter erkunden, weiter codieren und vor allem: Spaß dabei haben!

Credits: Image by storyset