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R for Data Science Solutions
Jerey B. Arnold
2
Contents
Welcome 7
1 Introduction 9
I Explore 11
2 Introduction 13
3 Visualize 15
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.2 First Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.3 Aesthetic mappings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Common problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5 Facets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.6 Geometric Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.7 Statistical Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.8 Position Adjustments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.9 Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.10 The Layered Grammar of Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4 Workow Basics 47
4.1 Coding basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.2 What’s in a name? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.3 Calling functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.4 Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5 Data Transformation 51
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.2 Filter rows with filter() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3 Arrange rows with arrange() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.4 Select columns with select() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.5 Add new variables with mutate() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.6 Grouped summaries with summarise() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.7 Grouped mutates (and lters) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
6 Workow: scripts 75
6.1 Running code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.2 RStudio diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
6.3 Practice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
7 Exploratory Data Analysis 77
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3
4 CONTENTS
7.2 Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7.3 Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7.4 Missing Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7.5 Covariation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
7.6 Patterns and models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.7 ggplot2 calls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7.8 Learning more . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
8 Workow: Projects 103
II Wrangle 105
9 Tibbles 107
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.2 Creating Tibbles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.3 Tibbles vs. data.frame . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.4 Subsetting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.5 Interacting with older code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
9.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
10 Data Import 113
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
10.2 Getting started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
10.3 Parsing a vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
10.4 Parsing a le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
10.5 Writing to a le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
10.6 Other Types of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
11 Tidy Data 119
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
11.2 Tidy Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
11.3 Spreading and Gathering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
11.4 Separating and Uniting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
11.5 Missing Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
11.6 Case Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
11.7 Non-Tidy Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
12 Relational Data 131
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
12.2 nycights13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
12.3 Keys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
12.4 Mutating Joins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
12.5 Filtering Joins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
12.6 Join problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
12.7 Set operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
13 Strings 143
13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
13.2 String Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
13.3 Matching Patterns and Regular Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
13.4 Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
13.5 Other types of patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
13.6 Other uses of regular expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
13.7 stringi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
CONTENTS 5
14 Factors 157
14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
14.2 Creating Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
14.3 General Social Survey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
14.4 Modifying factor order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
14.5 Modifying factor levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
15 Dates and Times 167
15.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
15.2 Creating date/times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
15.3 Date-Time Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
15.4 Time Spans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
15.5 Time Zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
III Program 177
16 Introduction 179
17 Pipes 181
18 Functions 183
18.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
18.2 When should you write a function? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
18.3 Functions are for humans and computers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
18.4 Conditional execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
18.5 Function arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
18.6 Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
19 Vectors 193
19.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
19.2 Vector Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
19.3 Important Types of Atomic Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
19.4 Using atomic vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
19.5 Recursive Vectors (lists) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
19.6 Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
19.7 Augmented Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
20 Iteration 201
20.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
20.2 For Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
20.3 For loop variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
20.4 For loops vs. functionals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
20.5 The map functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
20.6 Dealing with Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
20.7 Mapping over multiple arguments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
20.8 Walk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
20.9 Other patterns of for loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
IV Model 219
21 Introduction 221
22 Model Basics 223
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