آموزش نرم افزار R قدم به قدم + کتابخانه های برنامه نویسی در Rstudio
با یک مقاله جذاب در مورد آشنایی و آموزش نرم افزار R در خدمت شما هستیم و می‌خواهیم درباره این زبان برنامه نویسی و کاربردهای آن بیشتر بدانیم. قبل از شروع آموزش ابتدا باید بدانیم که این زبان در چه زمینه‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، با پیشرفت و گسترش بیش از پیش علم آمار و کاربردهای آن در زمینه ارائه گزارش‌های آماری نیاز است تا برای تجزیه و تحلیل اطلاعات و داده‌ها از محیط توسعه جدیدی استفاده کنیم تا بتوانیم آمارهای دقیق و کاملی را به سطوح بالاتر و مدیران ارشد گزارش دهیم. در سالیان اخیر نرم افزار R توانسته است محبوبیت و مقبولیت بسیاری در میان پژوهشگران و محققان علمی در سراسر دنیا به‌دست بیاورد که این موضوع را باید مرهون قابلیت‌های کلیدی این نرم افزار بدانیم.
مقالات و کتاب‌های متعدد در کنار سمینارها و کنفرانس‌های علمی در دانشگاه‌های معتبر آموزشی در سراسر دنیا برای یادگیری نرم افزار R تدارک دیده شده است تا بتواند این برنامه کاربردی را به علاقه‌مندان علم آمار آموزش دهد. در این مطلب می‌خواهیم اشاره‌ای به آموزش نرم افزار R داشته باشیم و با ویژگی‌های کلیدی و مزایای مهم این نرم افزار آشنا شویم، پس تا انتها همراه با ما باشید.
آشنایی با نرم افزار R
در حقیقت نرم افزار R یک محیط توسعه داده شده برای امور محاسباتی و آماری است که می‌تواند به تجزیه و تحلیل داده بپردازد. این برنامه از نظر نوع دستورات شباهت بسیار زیادی به سایر نرم افزارهای آماری دیگر مانند S-Plus دارد که ولی این دو برنامه هسته‌های برنامه نویسی متفاوت دارند و همین‌طور هریک امکانات و قابلیت‌های خاص خود را به کاربران ارائه می‌دهند.
از نرم افزار R می‌توانیم به عنوان زبان برنامه نویسی غیررسمی و البته استاندارد برای کلیه امور داده کاوی و آماری بهره ببریم. از جمله دلایلی که می‌توانیم برای محبوبیت این نرم افزار اشاره کنیم رایگان بودن این برنامه است که می‌توانیم بدون پرداخت هزینه‌ای و همچنین مشکلی در دریافت لایسنس، از آن برای کارهای آماری استفاده کنیم. تفاوتی نمی‌کند که دانشجوی رشته‌ی آمار باشید یا یک محقق آماتور، با استفاده از نرم افزار R می‌توانید جزئیات مربوط به تحلیل تخصصی داده‌ها را همراه با گزارش‌های دقیق در اختیار داشته باشید. دومین دلیلی که می‌توانیم برای کاربردی بودن نرم افزار R بیان کنیم مولتی پلتفرم بودن آن است که می‌توانیم بر روی تمامی سیستم عامل‌های موجود مانند ویندوز، لینوکس و مک نصب و اجرا کنیم.
البته ویژگی مهم دیگری که می‌توانیم با نرم افزار R به آن دست پیدا کنیم فراهم آوردن شرایط مناسب برای اجرای متدهای آماری می‌باشد که دارای امکانات و قابلیت‌های توسعه مانند دیگر نرم افزارهای متن باز و اوپن سورس می‌باشد. جهت کسب آموزش نرم افزار R می‌توانیم از منابع یادگیری متنوع و پروژه محوری استفاده کنیم که به ما توانایی درک کامل ساختار این نرم افزار را با تمامی جزئیات خواهد داد، فیلم‌های آموزشی فرادرس یکی از این منابع جهت فراگیری نرم افزار R می‌باشد که می‌توانید از تدریس با تجربه ترین اساتید همراه با پروژه‌های عملی آن بهره‌مند شویم.
مهمترین ویژگی های نرم افزار R
همان‌طور که اشاره شد نرم افزار R توانسته است تجربه‌های بی نظیری را درباره تجزیه و تحلیل داده‌ها به پژوهشگران حوزه آماری ارائه کند که هرکدام از این موارد را می‌توانیم به‌عنوان ویژگی‌های مهم و کلیدی نرم افزار R به‌حساب بیاوریم. در ادامه برای شناخت کامل‌تر نرم افزار و محیط برنامه نویسی R به برخی از مهمترین ویژگی‌های آن می‌پردازیم.
- قابلیت های مناسب جهت بازیابی، ذخیره و ویرایش داده ها
- دارای بسته های قدرتمند نرم افزاری جهت تجزیه و تحلیل داده ها
- دارای کتابخانه های آماری از پیش تعریف شده جهت یادگیری ماشین و داده کاوی
- دارای قابلیت های گرافیکی جهت رسم نمودار و تحلیل آماری
- دارای کتابخانه های مناسب جهت انجام عملیات های دسته بندی، تحلیل شبکه اجتماعی، خوشه بندی، یادگیری تقویتی و…
- دارای کتابخانه های تخصصی در زمینه تحلیل اطلاعات در علوم مختلف
- امکان استفاده کاربران از مستندات دارای فرمت بندی منظم برای کتابخانه های مرتبط
نرم افزار R در اصل یک زبان برنامه نویسی با نگاهی جهت تجزیه و تحلیل کامل داده می‌باشد که به‌عنوان یک زبان ساده در سالیان اخیر به‌طور کامل توسعه و بسط داده شده است. در مورد آموزش نرم افزار R باید بگوییم که برای افراد مبتدی یادگیری این برنامه از زبان برنامه نویسی پایتون ساده‌تر می‌باشد و می‌توانید تمامی بخش‌های آن را به‌سادگی یاد بگیرید. از سایر ویژگی‌های نرم افزار R می‌توانیم به قابلیت نصب بر روی سیستم عامل‌های مختلف اشاره کرد که در حقیقت نرم افزار R را باید زبان برنامه نویسی مولتی پلتفرم یا چند بستره بنامیم.
در کنار ویژگی‌های جذاب فوق باید اشاره کنیم که از کار کردن با نرم افزار R خسته نخواهید شد و محیط کار کردن با آن برای شما کسل کننده نیست چون رابط کاربری گرافیکی و بسیار جذابی دارد که می‌توانید از این نرم افزار اوپن سورس و با قابلیت توسعه‌ی بالا بدون محدودیت استفاده کنید. در مورد قدرت محاسباتی نرم افزار R باید بدانید که برای کلیه‌ی فرآیندها و مسائل محاسباتی توسعه داده شده است مانند تحلیل لیست، بردار و آرایه‌های ریاضی. موارد فوق تنها بخشی از ویژگی و قابلیت‌های کلیدی نرم افزار R بود که برای کار کردن با آن محققان آماری را ترغیب می‌کند. البته در کنار این امکانات باید به برخی از محدودیت‌هایی که در نرم افزار R وجود دارد اشاره کنیم که شامل:
- عدم پشتیبانی سیستم تجاری از نرم افزار R
- کسب آموزش و یادگیری دستورات زبان R برای استفاده و بهره برداری
- مفسری بودن زبان R که در هنگام اجرا ترجمه نمی شود.
- عدم امکان ایجاد و ساخت Gui نسبت به نرم افزار S-Plus
چرا آموزش نرم افزار R مهم است؟
بعد از کسب اطلاعات لازم در زمینه ویژگی و امکانات زبان R بد نیست قبل از شروع بکار با این نرم افزار با برخی از دلایل مهمی که باید از این برنامه استفاده کنیم آشنا شویم. در حقیقت می خواهیم بدانیم چرا یادگیری نرم افزار R مهم و ضروری است؟
از مهمترین علل آموزش نرم افزار و زبان R می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم :
- شیوه ی آموزش و یادگیری عملی و آسان
- مناسب برای محققان دانشگاهی و آموزشگاهی
- مناسب برای رسم نمودار و فرآیند تصویر سازی
- در اختیار داشتن بیشتر از ۱۵۰۰۰ کتابخانه رایگان
- مناسب برای تجزیه و تحلیل کلان اطلاعات
- دریافت بالاترین مزایای حقوق و دستمزد برای کارشناسان آماری
- کاملا کاربردی برای پیاده سازی و اجرای الگوریتم یادگیری ماشین
- توانایی کار با محیط توسعه داده شده و آسان Rstudio
- در دسترس بودن آموزش های کاربردی زیاد درباره آموزش زبان R
موارد فوق تنها بخشی از علت‌های مورد اشاره برای یادگیری نرم افزار R بود که می‌توانیم آموزش آن را شروع کنیم. در مورد دریافت بالاترین دستمزد و حقوق برای کارشناسان آماری که توانایی کار کردن با نرم افزار R را دارند باید گفت که این میزان بسته به تخصص‌های مختلف مانند تحلیلگر داده، تحلیلگر کسب و کار، کارشناس تجسم داده‌ها، کارشناس هوش تجاری، تحلیلگر کمی و دانشمند داده؛ متفاوت خواهد بود ولی به‌طور کلی سطح دستمزدها در این حوزه بالاتر از علوم دیگر است.
از جمله موارد مهمی که می‌توانیم به کاربرد زبان برنامه نویسی R اشاره کنیم مربوط به استفاده از آن در حوزه‌های مختلف مانند پردازش زبان، داده کاوی، یادگیری ماشین و … می‌باشد که می‌توانیم با بهره بردن از کتابخانه غنی و ارزشمند موجود در این نرم افزار از آن در زمینه‌های مختلفی استفاده کنیم. بسته‌ها و فایل‌های کتابخانه‌ی نرم افزار R توسط زبان‌های برنامه نویسی دیگر مانند فورترن، سی پلاس پلاس، جاوا و Latex طراحی و توسعه داده شده است. علاقه‌مندان به استفاده از بسته‌های نرم افزاری موجود در زبان R می‌توانند هرکدام از آنها را به‌صورت رایگان دانلود و نصب کنند تا بتوانند بیش از ۱۰۰۰۰ بسته‌ی مورد اشاره را به‌راحتی اجرا کنند.
آشنایی با بهترین کتابخانه های زبان R
قبل از اینکه در مسیر آموزش نرم افزار R با کد نویسی محیط آن آشنا شویم ابتدا نیاز است تا برخی از بهترین کتابخانه‌های زبان R را بررسی کنیم تا بتوانیم با خصوصیات و جزئیات هریک به‌طور کامل آشنا شویم. از جمله کتابخانه‌های کاربردی موجود در زبان R عبارت‌اند از:
کتابخانه Tidyr : از این کتابخانه جهت مرتب کردن اطلاعات ساختمان داده های متنوع در زبان R استفاده می کنیم.
کتابخانه ggplot2 : برای رسم و طراحی نمودارهای جذاب و زیبا در زبان R می توانیم از کتابخانه گرافیمی ggplot2 استفاده کنیم.
کتابخانه dplyr : جهت آسان سازی فرآیند تحلیل اطلاعات عددی در نرم افزار R می توانیم از کتابخانه ی dplyr استفاده کنیم.
کتابخانه tidyquant : اگر بخواهیم تحلیل اطلاعات مالی و حسابداری را در محیط برنامه نویسی زبان R انجام دهیم باید از کتابخانه ی tidyquant بهره ببریم.
کتابخانه tidytext : اگر بخواهیم اطلاعات متنی را به شیوه ای صحیح در زبان R تجزیه و تحلیل کنیم باید از کتابخانه ی tidytext استفاده کنیم.
کتابخانه sentimentr : جهت تجزیه و تحلیل احساسات در داده های متنی می توانیم از کتابخانه ی مخصوص به اینکار یعنی sentimentr بهره ببریم.
کتابخانه ی e1071 : جهت کار کردن با الگوریتم یادگیری ماشین مانند الگوریتم های svm، naive bayse و غیره می توانیم از کتابخانه ی e1071 در زبان R استفاده کنیم.
کتابخانه rraven : یکی از انواع داده ها بعد از داده های آماری، محاسباتی، ترسیمی و گرافیکی نوع داده های صوتی است که اگر بخواهیم این نوع داده ها را در نرم افزار R تجزیه و تحلیل کنیم باید از کتابخانه ی rraven استفاده کنیم.
کتابخانه deep : یکی از اصول یادگیری در زمینه ی الگوریتم های یادگیری شبکه از نوع عمیق می باشد که جهت اجرا و پیاده سازی آن می بایست از کتابخانه ی deep برای این منظور استفاده کنیم.
معرفی مهمترین کاربردهای نرم افزار R
در ادامه‌ی مقاله‌ی آموزش نرم افزار R می‌خواهیم بدانیم بعد از کسب اطلاعات و مهارت‌های کافی در این زمینه چه کاربردهایی برای آن وجود دارد که مناسب تخصص و توانایی‌های ما نیز هست. در ادامه به برخی از مهمترین و کلیدی‌ترین کاربردهای نرم افزار R اشاره خواهیم کرد.
امور بانکی
مراکز بانکی برای اینکه مدل سازی ریسک اعتباری و انواع نمودارهای تحلیل ریسک را ایجاد کنند باید از نرم افزار R استفاده کنند. با استفاده از زبان R می‌توانیم تجزیه و تحلیل کیفی و کمی مشتریان، حفظ مشتری و تقسیم بندی آنها را انجام دهیم که این قابلیت با امکانات بسته‌ی Hadoop قابل انجام می‌باشد.
شبکه های اجتماعی
امر تحلیل احساسات و بررسی داده‌های مربوط به شبکه‌های اجتماعی یکی از موضوعات داغ این روزهاست که می‌توانیم با استفاده از الگوریتم‌های تحلیل داده‌ها و داده کاوی، اطلاعات به‌دست آمده از کاربران در تمامی شبکه‌های اجتماعی را جمع آوری و سپس تجزیه و بررسی کنیم تا بتوانیم میزان محبوبیت و تنفر نسبت به هر موضوعی را به‌دست بیاوریم. زبان R توانسته است با استفاده از بسته‌ی SocialMediaMineR اطلاعات چندین آدرس اینترنتی را دریافت کند و بعد از تحلیل آنها میزان محبوبیت موضوعات خاص از نگاه کاربران را بررسی کند.
مراقبت های پزشکی
شرکت‌های مختلفی در زمینه‌ی علم ژنتیک، کشف دارو، بیوانفورماتیک و اپیدمی‌های رایج وجود دارند که هرکدام بر طبق اطلاعات و داده‌های موجود از بیماری‌ها و همچنین بیماران در سطح جامعه اطلاعات را جمع آوری و بررسی و تحلیل می‌کنند. یکی از کاربردهای مهم زبان R این است که داده‌های آماری در این زمینه را بررسی کند و بتواند داده‌ها را پردازش و بعد مدل سازی و در آخر پیش بینی کند. در زبان R می‌توانیم با استفاده از بسته‌ی Bioconductor اطلاعات مربوط به ژنوم بیماری‌ها و روش‌های درمان را بررسی کنیم تا آنها را به متخصصین حوزه پزشکی منتقل کنیم.
امور مالی
همانند صنعت بانکداری برای اینکه بتوانیم اطلاعات مالی هرکدام از شرکت‌ها و صنایع مختلف را بررسی کنیم باید با استفاده از الگوریتم‌ها و زبان‌های برنامه نویسی موجود بکار تحلیل مدل‌های مالی بپردازیم. با یادگیری و آموزش نرم افزار R می‌توانیم تمامی وظایف پولی مثل مصورسازی اطلاعات مالی به‌صورت کندل، بررسی ریسک‌های مالی، نمودارهای چگالی، نمودارهای کاهش و … را به خوبی انجام دهیم. برای انجام این خدمات در حوزه مالی می‌توانیم از بسته‌های pwt، TFX و pdfetch جهت داده کاوی و تحلیل اطلاعات مالی استفاده کنیم.
کلام آخر درباره آموزش نرم افزار R
همان‌طور که مشاهده کردید در این مقاله سعی داشتیم تا به شناخت مقدماتی و جامعی از نرم افزار R برسیم. در ادامه به بررسی مهمترین ویژگی و مزایای زبان R پرداختیم تا بتوانیم با آموزش نرم افزار R تمامی کاربردهای موجود برای این زبان برنامه نویسی و محیط توسعه نرم افزاری آن را به‌صورت عملی بکار بگیریم. برای اینکه با ساختار و جزئیات مورد استفاده در نرم افزار R بیش از پیش آشنا شوید پیشنهاد می‌کنیم از منابع آموزشی و یادگیری پروژه محور مانند فیلم‌های آموزشی فرادرس استفاده کنید تا در کنار بهره بردن از اساتید خبره و با تجربه بتوانید به خوبی به برنامه نویسی با این نرم افزار مسلط شوید.
