Marcio Pupin Mello Luiz Alexandre Peternelli. Conhecendo o R. Uma visão mais que Estatística

Transcrição

1 Marcio Pupin Mello Luiz Alexandre Peternelli Conhecendo o R Uma visão mais que Estatística Universidade Federal de Viçosa 2013

2 2007 by Luiz Alexandre Peternelli e Marcio Pupin de Mello 1ª edição: 2007 Caderno Didático 1ª edição: 2011 Série Didática 1ª reimpressão: by Marcio Pupin de Mello e Luiz Alexandre Peternelli 1ª edição: 2013 Direitos de edição reservados à Editora UFV. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, apropriada e estocada, por qualquer forma ou meio, sem autorização do detentor dos seus direitos de edição. Impresso no Brasil Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e Classificação da Biblioteca Central da UFV M527c 2013 Mello, Marcio Pupin, Conhecendo o R : uma visão mais que estatística / Marcio Pupin de Mello, Luiz Alexandre Peternelli. Viçosa, MG : Ed. UFV, p. : il. ; 22 cm. Inclui apêndice e índice. Referências bibliográficas: p ISBN Estatística matemática. 2. R (Linguagem de programação de computador). 3. Probabilidade. 4. Análise de séries temporais. 5. Análise de regressão. I. Peternelli, Luiz Alexandre, II. Título. CDD 22.ed Capa: Miro Saraiva Revisão linguística: Constança Bezerra Albino Chaves Editoração eletrônica: José Roberto da Silva Lana Impressão e acabamento: Divisão Gráfica da Editora UFV Editora UFV Edifício Francisco São José, s/n Universidade Federal de Viçosa Viçosa, MG, Brasil Tels. (0xx31) / editora@ufv.br Pedidos Tel. (0xx31) Tel./Fax (0xx31) editoraorcamento@ufv.br editoravendas@ufv.br Livraria Virtual: Este livro foi impresso em papel offset 75 g/m 2 (miolo) e cartão supremo 250 g/m 2 (capa).

3 Apresentação O objetivo deste livro não é tão somente ensinar um software ou tópicos em Estatística, mas proporcionar um ponto de partida para pessoas que desejam começar a utilizar o R e suas ferramentas estatísticas. É dar suporte àqueles que de uma forma ou de outra usam programas estatísticos em seu dia a dia e tornar acessível aos interessados alguns conhecimentos acumulados com o emprego constante deste software livre em estudos e análises estatísticas desenvolvidas pelos autores ao longo dos anos. É um material de referência. Procuramos, nesta obra, valorizar o uso do R em preparação e manipulação de dados, análises gráficas, desenvolvimento de funções de aplicação específica e análises estatísticas. Abordamos, de maneira clara, objetiva e extremamente didática, as informações mais relevantes a serem consideradas especialmente pelos usuários iniciantes e intermediários. As explicações do uso de diversos comandos e argumentos são ilustradas com exemplos e comentários, facilitando a interpretação e a adaptação para outro problema semelhante. Os Capítulos de 1 a 8 abordam desde o entendimento de como funciona o R, como baixar e instalar o software em diferentes sistemas operacionais, sua estrutura de arquivos, pacotes, comandos e argumentos até a manipulação de dados e a elaboração de gráficos. Já os Capítulos de 9 a 13 focam em ferramentas e análises estatísticas no R. Nesses capítulos há exemplos aplicados que chamamos de Resolvendo com o R..., em que são utilizados vários problemas do cotidiano profissional, nos quais a Estatística está presente. Os comandos de entrada, assim como os de saída do programa, estão em formatação diferenciada, o que permite a sua fácil visualização. Nesta obra, o leitor encontrará diversas figuras ilustrativas, que o ajudarão

4 a entender o processo de forma visual, além de tabelas que resumem concisamente várias operações e informações úteis ao uso do software. Todos os comandos empregados neste obra também se encontram disponíveis em e poupando o usuário de digitá-los ao valerse do uso dos recursos copiar e colar. A versão do R utilizada no texto para introdução dos comandos, assim como as saídas e os resultados, é a para Windows. Quaisquer comentários, críticas, sugestões e elogios serão muito bem-vindos e podem ser enviados a (mello@ieee.org ou peternelli@ufv.br). Boa leitura! Os autores.

5 Sumário CAPÍTULO 1 ALGO SOBRE O R Introdução O Programa Onde Buscar Ajuda? Primeiros Passos Instalando o R Rodando o R Como Citar o R em Suas Publicações Sobre os Pacotes As Versões do R Ferramentas Adicionais RStudio CAPÍTULO 2 COMEÇANDO A USAR O R Obtendo Ajuda Sobre Comandos e Argumentos Manipulando Objetos Criando Objetos Removendo Objetos Listando Objetos Propriedades dos Objetos Estrutura de Dados Atributos dos Objetos Infinito, NaN e NA CAPÍTULO 3 OBJETOS ESPECIAIS Vetor Sequências Repetições Índices em Vetores... 46

6 Matriz Criando Matrizes Obtendo Informações sobre a Matriz Mais Informações sobre Construção de Matrizes Índices das Matrizes Array Criando Arrays Índices em Arrays Fator Data.frame Índices dos Data.frames Manipulando um Data.frame Separando um Data.frame por Grupos Agrupando Data.frames Lista Alguns Comandos que Retornam Listas CAPÍTULO 4 OPERAÇÕES ARITMÉTICAS NO R Arredondamentos e Aproximações Comandos round() e signif() Truncando Valores Teto e Piso Operações com Vetores e Matrizes Alguns Comandos Úteis Usando Alguns Tipos de Combinação de Operações CAPÍTULO 5 ENTRANDO COM DADOS Uso do Comando scan() Uso do Comando edit() Montando uma Matriz com os Dados de uma Planilha Eletrônica Lendo Dados de um Arquivo-Texto Usando o Comando read.table() Lendo Dados de uma Planilha Eletrônica Usando o Comando read.xlsx() Carregando Dados Contidos em Pacotes... 87

7 CAPÍTULO 6 SALVANDO E ABRINDO ARQUIVOS DO R Exibindo e Alterando o Diretório de Trabalho Exibindo o Conteúdo de um Diretório Arquivos do R Salvando e abrindo projetos no R (arquivos *.RData) Salvando e Carregando o Histórico de Comandos (arquivos *.Rhistory) CAPÍTULO 7 CRIANDO FUNÇÕES Entendendo o Conceito de Função Funções Envolvendo Loops Funções Envolvendo Condição Operadores Lógicos CAPÍTULO 8 CRIANDO GRÁFICOS COM O R Conceitos Básicos Uso do Comando plot() Um Gráfico Simples Alterando o Padrão dos Pontos Vários Gráficos na Mesma Janela Gráfica Personalizando Gráficos Histogramas Um Exemplo Bem Simples Personalizando Histogramas Ogiva Gráficos de Barras Boxplots Cores nos Gráficos Adicionando Algo em um Gráfico Existente Mudando as Linhas Definindo Manualmente o Intervalo dos Eixos Adicionando Texto Interagindo com a Janela Gráfica Identificadores no Gráfico Pacotes Gráficos Adicionais

8 CAPÍTULO 9 ESTATÍSTICA DESCRITIVA Notações de Somas e Produtos Somatório Produtório Medidas de Posição Amostral Média Mediana Moda Medidas de Dispersão Amostral Variância Desvio-padrão Amplitude Total Covariância e Correlação CAPÍTULO 10 SOBRE PROBABILIDADE Algumas Distribuições Binomial Poisson Normal (Gauss) Geração de Números Aleatórios De um Conjunto Preestabelecido de Valores De uma Distribuição de Interesse CAPÍTULO 11 ALGUNS TESTES ESTATÍSTICOS Ideia Geral Sobre os Testes de Hipóteses Introdução Tipos de Erros Inerentes aos Testes de Hipóteses P-value (ou valor p) Teste t (de Student) Para uma Média Para as Médias de Duas Amostras Independentes Para as Médias de Duas Amostras Dependentes Teste F Outros Testes Teste de Kolmogorov-Smirnov Teste para a Normalidade

9 CAPÍTULO 12 ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) Delineamento Inteiramente Casualizado Delineamento em Blocos Casualizados Delineamento em Quadrado Latino Experimentos Fatoriais Experimentos com Dois Fatores Segundo o DIC Fatorial Usando o DBC Experimentos em Parcelas Subdivididas Um Exemplo de Parcela Subdividida Segundo o DBC Teste de Comparações Múltiplas Teste de Tukey CAPÍTULO 13 REGRESSÃO Polinomial Simples De Grau Igual a De Grau Maior que Um Gráfico Útil em Regressões Polinomial Múltipla Superfície de Resposta Modelos Não Polinomiais Um Modelo Exponencial Outros Modelos REFERÊNCIAS APÊNDICE ÍNDICE REMISSIVO