I vettori in R: le basi

I vettori hanno un ruolo im­por­tan­te nella pro­gram­ma­zio­ne in R . Sono uti­liz­za­ti per salvare più elementi dello stesso tipo in una variabile.

Che cosa sono i vettori in R?

In R i vettori sono una struttura dati fon­da­men­ta­le, uti­liz­za­ta per salvare una raccolta ordinata di elementi dello stesso tipo di dati. Questi elementi possono essere numeri, stringhe di caratteri o valori logici. I vettori sono un com­po­nen­te im­por­tan­te di R perché con­sen­to­no di or­ga­niz­za­re ed elaborare i dati in modo ef­fi­cien­te.

Al contrario di molti altri linguaggi di pro­gram­ma­zio­ne che uti­liz­za­no gli array o le liste, in R i vettori sono im­ple­men­ta­ti in modo par­ti­co­la­re. I vettori sono omogenei, ossia tutti gli elementi nel vettore devono essere dello stesso tipo di dati.

Qual è la struttura dei vettori?

È possibile creare i vettori in R in diversi modi. Il metodo più semplice è uti­liz­za­re la funzione c(), che sta per “combine”.

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

Il vettore creato con questo codice di esempio contiene i valori da uno a cinque. As­si­cu­ra­ti che tutti gli elementi siano dello stesso tipo di dati (in questo caso, “integer”).

Un altro esempio è la creazione di un vettore con le stringhe in R:

str_vector <- c("Mela", "Banana", "Ciliegia", "Pera")

Qui il vettore contiene le stringhe di caratteri “Mela”, “Banana”, “Ciliegia” e “Pera”.

A cosa servono i vettori?

I vettori sono estre­ma­men­te utili perché offrono una soluzione ef­fi­cien­te per or­ga­niz­za­re i dati ed ela­bo­rar­li. Sono molti i campi di utilizzo dei vettori in R:

• Sal­va­tag­gio dei dati: i vettori servono a salvare i dati in una forma strut­tu­ra­ta. Questa pos­si­bi­li­tà può essere utile in diversi campi di ap­pli­ca­zio­ne, ad esempio l’im­mis­sio­ne di dati.
• Fil­trag­gio ed estra­zio­ne di dati: è possibile uti­liz­za­re i vettori in R per prelevare de­ter­mi­na­te parti dei tuoi dati o filtrarle sulla base di de­ter­mi­na­ti criteri.
• Vi­sua­liz­za­zio­ne dei dati: i vettori sono la base per la creazione di grafici e diagrammi in R. È possibile creare fa­cil­men­te dei grafici trac­cian­do i dati dei vettori per mezzo di funzioni integrate in R.
• Ese­cu­zio­ne di calcoli: con i vettori puoi applicare ope­ra­zio­ni ma­te­ma­ti­che a un gruppo di punti di dati con­tem­po­ra­nea­men­te. In questo modo è possibile eseguire calcoli in modo rapido ed ef­fi­cien­te.

Creare, eliminare e mo­di­fi­ca­re i vettori in R

Creazione di vettori

Esistono diversi metodi per creare vettori in R. Oltre alla funzione c(), già descritta, è possibile uti­liz­za­re altre opzioni per la creazione di vettori in R.

Creare un vettore in R con seq()

Il comando seq() si usa di norma per generare una sequenza di numeri. Come risultato dà un vettore in R.

sequence_vector <- seq(1, 10)

Nel codice qui sopra, il vettore creato contiene i numeri da 1 a 10.

Creare un vettore in R con rep()

Il comando in R rep() è uti­liz­za­to per ripetere gli elementi in un vettore. Il comando permette di creare vettori con un elemento ri­cor­ren­te in modo facile e veloce:

repeat_vector <- rep('A', 5)

Il vettore in R qui creato contiene cinque volte la lettera “A”.

Ela­bo­ra­zio­ne di vettori

I vettori possono essere elaborati in molti modi diversi. Ad esempio è possibile ag­giun­ge­re, cambiare o eliminare elementi.

Aggiunta di elementi

Un modo semplice per ag­giun­ge­re elementi nei vettori in R è uti­liz­za­re la funzione c(), che assegna al primo argomento il valore indicato nel secondo argomento:

# Aggiunta di un valore alla fine del vettore
int_vector <- c(int_vector, 6)

Cambio di elementi

Per cambiare gli elementi di un vettore in R devi sapere in­nan­zi­tut­to come si accede agli elementi dei vettori in R. A tal fine puoi uti­liz­za­re l’indice degli elementi, indicato fra parentesi quadre. A meno che tu non stia ancora imparando a pro­gram­ma­re, ricordati che l’in­di­ciz­za­zio­ne in R parte da 1, a dif­fe­ren­za della maggior parte degli altri linguaggi di pro­gram­ma­zio­ne.

# Cambio del secondo elemento del vettore
int_vector[2] <- 100

Eli­mi­na­zio­ne di elementi

Puoi sfruttare l’indice anche per eliminare elementi da un vettore in R. In questo caso, indica l’indice dell’elemento da eliminare nor­mal­men­te tra parentesi quadre, ma preceduto da un segno meno:

# Eliminare il terzo elemento da un vettore
int_vector <- int_vector [-3]

Eli­mi­na­zio­ne di vettori

Per eliminare un vettore in R e liberare memoria puoi uti­liz­za­re la funzione rm().

# Eliminazione di un vettore di nome "int_vector"
rm(int_vector)

Ap­pli­ca­zio­ni più complesse dei vettori

I vettori sono estre­ma­men­te versatili e possono essere uti­liz­za­ti in R per molti scopi diversi.

Calcoli vet­to­ria­li

Uno dei punti di forza di R è la capacità di eseguire calcoli vet­to­ria­li. In pratica si tratta di applicare ope­ra­zio­ni ma­te­ma­ti­che sui vettori, senza uti­liz­za­re i cicli. In questo modo è possibile applicare un’ope­ra­zio­ne ma­te­ma­ti­ca su tutti gli elementi di un vettore e quindi ve­lo­ciz­za­re il calcolo, in par­ti­co­la­re su quantità di dati molto grandi.

# Calcolo vettoriale: moltiplicazione per 2 di tutti gli elementi nel vettore
int_vector <- int_vector * 2

Nell’esempio di codice qui sopra tutti gli elementi del vettore R sono mol­ti­pli­ca­ti per 2.

È possibile applicare su tutti gli elementi di un vettore non soltanto gli operatori in R di tipo ma­te­ma­ti­co, ma anche le funzioni:

# Calcolo vettoriale: conversione di tutte le stringhe in maiuscolo
str_vector <- toupper(str_vector)

Espres­sio­ni con­di­zio­na­li e fil­trag­gio

I vettori in R possono essere uti­liz­za­ti per creare espres­sio­ni con­di­zio­na­li e filtrare i dati.

vector_filtered <- int_vector[int_vector > 5]

Questo codice di esempio cerca tutti gli elementi maggiori di 5 del vettore int_vector e li salva nel vettore vector_filtered.

Analisi sta­ti­sti­che

I vettori sono in­di­spen­sa­bi­li anche in sta­ti­sti­ca. È possibile uti­liz­zar­li per calcolare indici sta­ti­sti­ci come media, mediana, de­via­zio­ne standard e altro ancora. R offre una vasta scelta di funzioni in R integrate per le analisi sta­ti­sti­che sui vettori.

# Calcolo della media di un vettore
mean_value <- mean(int_vector)
# Calcolo della mediana di un vettore
median_value <- median(int_vector)
# Calcolo della deviazione standard di un vettore
sd_value <- sd(int_vector)

Rap­pre­sen­ta­zio­ne a tabella di vettori in R: da vettori in R a dataframe

I vettori in R possono essere vi­sua­liz­za­ti sotto forma di tabella con la struttura dati dataframe. Per riunire più vettori in R in una tabella puoi uti­liz­za­re la funzione data.frame().

nomi <- c("Tom", "Maja")
cognomi <- c("Test", "Esempio",)
# Conversione di vettori in un dataframe
df <- data.frame(Nome = nomi, Cognome = cognomi)
# Visualizzazione del dataframe
print(df)

Il codice pre­ce­den­te dà il seguente risultato:

Nome     Cognome
1         Tom             Test
2        Maja Esempio

Affinché la con­ver­sio­ne in dataframe funzioni, i due vettori devono avere la stessa lunghezza. Per trovare la lunghezza del vettore in R puoi uti­liz­za­re la funzione length():

int_vector <- c(2,3,4)
length(int_vector)