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:

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)