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mandat d'une part
Le logicielR
Ma^triser le langage
Eectuer des analyses
(bio)statistiquesPierre Lafaye de Micheaux R´emy Drouilhet
Benoit Liquet
A Dominique, a Luka et a MathiasA mes parents
A tous ceux qui ont contribue, contribuent et contribueront a eveiller nos consciencesA Pierre et a sa perseverance
Avant-propos
Cet ouvrage est fonde sur les notes d'un cours dispense pendant quelques annees a l'Institut universitaire de technologie de Grenoble 2, au sein du depar- tement Statistique et informatique decisionnelle (STID). Il a donc eteAvant-propos xi
Deuxieme edition
Nous tenons a remercier Hubert Raymondaud pour nous avoir donne la motivation necessaire pour ecrire cette seconde edition, qui s'accro^t de pres de 200 pages. Plusieurs erreurs mineures ont ete corrigees, certaines notions clariees et de nombreuses astuces ou renvois vers d'autres ressources ont ete ajoutes au l du texte. La section A.4, intituleePARTIE I : LES BASES DU LOGICIEL
a) Les con ceptsd eb ase,l' organisationd esdon nees( chapitre1) . b) I mportation-exportatione tpr oductiond ed onnees( chapitre2) . c)M anipulationde don nees( chapitre3) .
d)Ret sa documentation (chapitre 4). e) T echniquesp ourt racerde scou rbese td esgr aphiques( chapitre5) . f)Mai ntenanced ess essions( chapitre7) .
PARTIE II : STATISTIQUES
ELEMENTAIRES
a) V ariablesal eatoires,l oiset s imulations( chapitre10) . b)S tatistiquede scriptive(c hapitre9) .
c) In tervallesd ec onancee tt estsd' hypotheses( chapitre11). d) R egressionl ineairesi mplee tm ultiple( chapitre12) . e)An alysed ev ariance elementaire( chapitre13) .
PARTIE III : CONCEPTS AVANC
ES a) M athematiquesde b ase: cal culmat riciel,in tegration,opt imisation (chapitre 8). b)P rogrammatione nR(chapitre 6).
Avant-propos xiii
Mises en relief
Nous avons souhaite soigner le mode de presentation de l'ouvrage (la forme) pour que l'information (le contenu) soit digeste. Par consequent, des encadres qui permettent la mise en relief de certaines informations importantes an de fa- ciliter la comprehension des notions abordees sont disposes a plusieurs endroits strategiques du livre. Ces encadres se distinguent par des ic^ones apparaissant dans la marge.Astuce Information supplementaire relative au sujet traite.Attention
Souligne un point important a ne pas negliger.
Remarque
Propose conseils et trucs pratiques.
Renvoi
Fait reference a un autre chapitre ou a un site internet.Expert
Elements avances dont la lecture peut ^etre omise en premier lieu.LinuxInformation reservee aux utilisateurs Linux.
MacInformation reservee aux utilisateurs Macintosh.
xiv Le logicielRSolutions des exercices et des travaux pratiques Les corriges des exercices et des seances de travaux pratiques sont fournis sur le site internet associe au livre (http://www.biostatisticien.eu/springeR). Par ailleurs, quelques projets plus ambitieux que les travaux pratiques se- ront rendus accessibles sur ce site.Conventions de police
La l ettreRdesigne le logicielR.
Nou sut iliseronsl 'ecritureitaliquepour designer des termes empruntes a la langue anglaise commedata.frameoupackageou bien des termes latins commeversusoua priori. Nou su tiliseronsu nep oliced ecar acteres achasse fixe(environnementVerbatim) pour noter des instructionsR.
Nou su tiliseronsu nep oliced ecar acterese nPetites capitalespour designer un jeu de donnees et une police avec descaracteres sans em- pattementpour designer le nom du chier physique contenant ce jeu de donnees. Cette derniere police de caracteres sera utilisee pour indiquer n'importe quel chier ou dossier mentionne dans cet ouvrage.Sommaire
Avant-proposix
Liste des figuresxxix
Liste des tableauxxxxiii
Notations math
´ematiquesxxxv
A Pr´esentation du logicielR1
A.1 Presentation du logiciel
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1A.1.1 Origines
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A.1.2 Pourquoi utiliserR?. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 A.2Ret les statistiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 A.3Ret les graphiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 A.4 L'interface graphique deR(GUI). . . . . . . . . . . . . . . 5 A.5 Mes premiers pas enR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 A.5.1 Utilisation deRCommander. . . . . . . . . . . . . . 6A.5.1.1 Lancement deRCommander. . . . . . . . . 6
A.5.1.2 Manipulation de donnees avecRCommander8
A.5.1.3 Quelques manipulations statistiques avecRCom- mander. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 A.5.1.4 Rajouter des fonctionnalites a l'interface deRCommander. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
A.5.2 UtiliserRvia la console. . . . . . . . . . . . . . . . 20 A.5.2.1 La force deRillustree sur un exemple. . . 21A.5.2.2 Un survol de la syntaxe deRvia des com-
mandes a taper . . . . . . . . . . . . . . . . . 25B Quelques jeux de donn
´ees et probl´ematiques31
B.1 Indice de masse corporelle (IMC) chez des enfants . . . . . 31B.2 Poids de naissance
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 B.3 Epaisseur de l'intima-media. . . . . . . . . . . . . . . . . . 33B.4 Alimentation chez des personnes ^agees
. . . . . . . . . . . . 34 xvi Le logicielRB.5 Etude cas temoins sur l'infarctus du myocarde. . . . . . . 35 B.6 Tableau resumant l'utilisation des jeux de donnees . . . . . 36I Les bases du logiciel R
3 71 Les concepts de base, l"organisation des donn
´ees39
1.1 Votre premiere session
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391.1.1Rest une calculatrice. . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.1.2 Achage des resultats et redirection dans des variables
411.1.3 Strategie de travail
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.1.4 Utilisation de fonctions
. . . . . . . . . . . . . . . . 471.2 Les donnees dansR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.2.1 Nature (ou type, ou mode) des donnees
. . . . . . . 501.2.1.1 Type numerique (numeric). . . . . . . . . 50
1.2.1.2yType complexe (complex). . . . . . . . . 51
1.2.1.3 Type booleen ou logique (logical). . . . 52
1.2.1.4 Donnees manquantes (NA). . . . . . . . . 52
1.2.1.5 Type cha^nes de caracteres (character). 53
1.2.1.6yDonnees brutes (raw). . . . . . . . . . . . 54
Recapitulatif
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541.2.2 Structures de donnees
. . . . . . . . . . . . . . . . . 551.2.2.1 Les vecteurs (vector). . . . . . . . . . . . 55
1.2.2.2 Les matrices (matrix), les tableaux (arrays)56
1.2.2.3 Les listes (list). . . . . . . . . . . . . . . 58
1.2.2.4 Le tableau individusvariables (data.frame)59
1.2.2.5 Les facteurs (factor) et les variables ordi-
nales (ordered). . . . . . . . . . . . . . . . 601.2.2.6 Les dates
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.2.2.7 Les series temporelles
. . . . . . . . . . . . 62Recapitulatif
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Termes a retenir
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Fiche de TP
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 652 Importation-exportation et production de donn
´ees67
2.1 Importer des donnees
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 672.1.1 Importer des donnees depuis un chier texte ASCII
672.1.1.1 Lecture de donnees avecread.table(). . 68
2.1.1.2 Lecture de donnees avecread.ftable(). 71
2.1.1.3 Lecture de donnees avec la fonctionscan()72
2.1.2 Importer des donnees depuis Excel ou le tableur d'Open-
Oce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.1.2.1 Utiliser le copier-coller
. . . . . . . . . . . 73Sommaire xvii
2.1.2.2 Passer par un chier ASCII intermediaire
. 742.1.2.3 Utiliser despackagesspecialises. . . . . . 74
2.1.3 Importer des donnees depuis SPSS, Minitab, SAS ou
Matlab
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752.1.4 Les gros chiers de donnees
. . . . . . . . . . . . . . 752.2 Exporter des donnees
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.2.1 Exporter des donnees vers un chier texte ASCII
. . 772.2.2 Exporter des donnees vers Excel ou OpenOce Calc
772.3 Creation de donnees
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.3.1 Entrer des donnees jouets
. . . . . . . . . . . . . . . 772.3.2 Generer des donnees pseudo-aleatoires
. . . . . . . . 792.3.3 Entrer des donnees issues d'un support papier
. . . 792.4yLecture/ecriture dans les bases de donnees. . . . . . . . . 81
2.4.1 Creer une base de donnees et une table
. . . . . . . 812.4.2 Creer une source de donnees compatible avec MySQL
822.4.3Ecrire dans une table. . . . . . . . . . . . . . . . . 83
2.4.4 Lire dans une table
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 84Termes a retenir
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Exercices
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Fiche de TP
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863 Manipulation de donn
´ees, fonctions91
3.1 Operations sur les vecteurs, matrices et listes
. . . . . . . . 913.1.1 Arithmetique vectorielle
. . . . . . . . . . . . . . . . 913.1.2 Le recyclage
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 923.1.3 Fonctions basiques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933.1.4 Operations sur les matrices ou lesdata.frames. . . 94
3.1.4.1 Informations sur l'architecture
. . . . . . . 943.1.4.2 Fusion de tables
. . . . . . . . . . . . . . . 953.1.4.3 La fonctionapply(). . . . . . . . . . . . 99
3.1.4.4 La fonctionsweep(). . . . . . . . . . . . 100
3.1.4.5 La fonctionstack(). . . . . . . . . . . . 100
3.1.4.6 La fonctionaggregate(). . . . . . . . . . 101
3.1.4.7 La fonctiontransform(). . . . . . . . . . 102
3.1.5 Operations sur les listes
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