R 語(yǔ)言及在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中的基本應(yīng)用（一）

王磊 閔佳鑫 鄂志國(guó)

（中國(guó)水稻研究所/水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州310006；第一作者：wanglei05@caas.cn；*通訊作者：ezhiguo@caas.cn）

R 語(yǔ)言已經(jīng)是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的主流和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算語(yǔ)言之一，可能已是科學(xué)研究中數(shù)據(jù)分析最流行的計(jì)算語(yǔ)言[1-4]，更有學(xué)者認(rèn)為R 語(yǔ)言是“免費(fèi)、易學(xué)、最熱門(mén)、最公開(kāi)透明、最全面、最新最快的統(tǒng)計(jì)軟件”[3]。但在中國(guó)知網(wǎng)（https://www.cnki.net/），選擇年份從 2000 年至2020 年，按照關(guān)鍵詞“R 語(yǔ)言”或者“R 軟件”對(duì)我國(guó)幾種主要農(nóng)學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)期刊進(jìn)行全文檢索，檢索到《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》100 篇，《作物學(xué)報(bào)》39 篇，而《中國(guó)水稻科學(xué)》只有6 篇，《雜交水稻》3 篇（其中1 篇是綜述）。檢索結(jié)果中，不排除只是在綜述或者討論中提到名稱(chēng)，但也有可能個(gè)別論文所作的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用了R 語(yǔ)言但沒(méi)有注明而沒(méi)有檢索到。不過(guò)，總的來(lái)說(shuō)，檢索到的文章不少是組學(xué)研究和分子生物學(xué)研究領(lǐng)域的工作，農(nóng)業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，特別是水稻科研和基礎(chǔ)的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析很少采用R 語(yǔ)言，其中的原因可能是：（1）農(nóng)業(yè)科研工作者的軟件使用習(xí)慣，譬如一直習(xí)慣采用SAS或者SPSS 等商用軟件；（2）對(duì)R 語(yǔ)言了解不多或者很少接觸；（3）也有可能是 R 語(yǔ)言的使用環(huán)境（R 軟件）不同于菜單式的軟件而需要編寫(xiě)代碼的特點(diǎn)，妨礙了R語(yǔ)言的普及使用。

我們以?xún)善恼碌钠榻BR 語(yǔ)言的基本知識(shí)點(diǎn)以及在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)上的基本應(yīng)用，希望有助于農(nóng)業(yè)科研工作者開(kāi)始嘗試使用R 語(yǔ)言分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文先介紹R 的下載安裝、起步使用以及R 的界面以及各項(xiàng)功能，接著介紹程序包的安裝和調(diào)用，然后是如何直接輸入試驗(yàn)數(shù)據(jù)或者從文本或者Excel 工作表讀入，最后通過(guò)簡(jiǎn)單的示例介紹利用R 語(yǔ)言作一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析。

1 R 語(yǔ)言基本介紹

R 語(yǔ)言官方網(wǎng)站（https://www.r-project.org/）的第一句話(huà)是這樣介紹R 語(yǔ)言的：“R is a free software environment for statistical computing and graphics”[5]，即“R是一個(gè)用于統(tǒng)計(jì)計(jì)算和繪圖的自由軟件環(huán)境”。這句話(huà)表明了R 的三大特色：強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)計(jì)算功能、便捷的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)以及免費(fèi)開(kāi)源。R 軟件是R 語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，借助于程序包，提供了一套完整的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析和作圖等功能，譬如：各種類(lèi)型的作圖、常用的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)、方差分析、線(xiàn)性和非線(xiàn)性建模、各種多元統(tǒng)計(jì)分析以及時(shí)間序列分析等等，使用者只需根據(jù)數(shù)據(jù)分析目的，清楚分析所需的圖形類(lèi)型、統(tǒng)計(jì)計(jì)算或者統(tǒng)計(jì)模型，調(diào)用相應(yīng)的程序包以及其中的函數(shù)，便可高效進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

需要說(shuō)明，R 軟件是R 語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，很多時(shí)候，我們不加以區(qū)分R 軟件或者R 語(yǔ)言，有時(shí)直接簡(jiǎn)稱(chēng)為R。

1.1 下載與安裝

R 軟件的下載和安裝可以按照下列步驟執(zhí)行：

1）在 R 的官方網(wǎng)站（http://www.r-project.org），點(diǎn)擊藍(lán)色字體顯示的超鏈接“download R”，給出的是“CRAN 鏡像網(wǎng)站”（CRAN Mirrors）頁(yè)面，其中按照國(guó)別給出了各自國(guó)家的鏡像站。在給出的鏡像網(wǎng)站清單中選擇一個(gè)鏡像站，我們一般是選擇國(guó)內(nèi)（China）的鏡像站，譬如清華大學(xué)（TUNA Team, Tsinghua University）對(duì)應(yīng)的鏡像站域名：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CRAN/，點(diǎn)擊進(jìn)入該鏡像站后，有適合3 個(gè)不同操作系統(tǒng)的下載選擇：“download R for Linux”、“download R for(Mac) OS X”、“download R for Windows”，如果電腦是微軟Windows 操作系統(tǒng)，點(diǎn)擊“download R for Windows”，在出現(xiàn)的下載頁(yè)面，點(diǎn)擊“Base”，在隨后的頁(yè)面上點(diǎn)擊“download R 4.0.5 for Windows”下載 R，其中的R 4.0.5 表明R 的版本號(hào)是4.0.5，這也是目前最新的版本號(hào)（2021 年 5 月 10 日）。

2）下載后，雙擊下載的安裝文件R-4.0.5-win.exe開(kāi)始安裝。在安裝過(guò)程中需要選擇安裝的語(yǔ)言，默認(rèn)為中文。 這里的中文選擇只是表明安裝過(guò)程是中文界面。

3）如果按照默認(rèn)設(shè)置，軟件將安裝在文件夾c:Program FilesRR-4.0.5，當(dāng)然也可以選擇不同的位置安裝。

4）安裝結(jié)束后，在桌面會(huì)生成一個(gè)R 啟動(dòng)命令的快捷鍵，真正的R 啟動(dòng)命令是位于目錄c:Program FilesRR-4.0.5bin 中的命令文件Rgui.exe。

1.2 開(kāi)始使用

只需雙擊桌面上的R 快捷鍵（或者點(diǎn)擊開(kāi)始菜單上的R 按鈕）便可打開(kāi)R 軟件窗口（圖1）。

R 軟件窗口（或者直接稱(chēng)為“R 窗口”）界面比較簡(jiǎn)潔，由三部分組成：菜單欄、快捷鍵按鈕以及稱(chēng)為R 控制臺(tái)（R Console）的交互式命令對(duì)話(huà)窗口。R 控制臺(tái)是R 窗口的主要界面，如果編寫(xiě)腳本或者作圖，還會(huì)用到編輯器窗口和圖形窗口。

R 窗口的菜單欄中具體欄目有文件、編輯、查看、其他、程序包、窗口、幫助；而菜單欄下方列出了8 個(gè)快捷鍵按鈕，對(duì)應(yīng)常用的一些命令功能，從第一個(gè)的“打開(kāi)程序腳本”按鈕到最后一個(gè)“打印”按鈕。如果我們將鼠標(biāo)的光標(biāo)對(duì)準(zhǔn)按鈕，光標(biāo)下方就會(huì)顯示按鈕的中文名稱(chēng)。

R 控制臺(tái)是一個(gè)交互式命令對(duì)話(huà)窗口，命令提示符是大于符號(hào)“>”，在該提示符右側(cè)閃動(dòng)的光標(biāo)位置表示在此處可以輸入指令，回車(chē)即得結(jié)果。比如，簡(jiǎn)單的加法2+3，在輸入命令后，按回車(chē)鍵執(zhí)行：

在命令2+3 下方給出了計(jì)算結(jié)果5，類(lèi)似地，各種命令可在R 命令行中輸入，回車(chē)既得結(jié)果。

結(jié)果5 左側(cè)有標(biāo)記[1]，該標(biāo)記表示計(jì)算輸出結(jié)果的第一行（本意是這一行的第一個(gè)字符是輸出結(jié)果的第一個(gè)字符），不過(guò)，如果輸出結(jié)果多于一行，那么第二行中括號(hào)的數(shù)字表示該行的第一個(gè)字符的序號(hào)，如第一行有5 個(gè)數(shù)字，那么第二行中括號(hào)中的數(shù)字為6，即，表示第二行的第一個(gè)數(shù)字為輸出結(jié)果的第6 個(gè)數(shù)字；依次類(lèi)推。如利用英文冒號(hào):生成1 到30 的自然數(shù)：

從生成的自然數(shù)序列很容易明白最左側(cè)的中括號(hào)中的數(shù)字所代表的含義。不過(guò)，結(jié)果顯示的行的寬度與當(dāng)時(shí)控制臺(tái)窗口的寬度有關(guān)。

在R 命令行中交互式輸入命令時(shí)，我們可以使用鍵盤(pán)中的上下方向鍵查看已輸入命令的歷史記錄。根據(jù)需要，我們就可以選擇一個(gè)之前輸入過(guò)的命令，按回車(chē)鍵可重新執(zhí)行該命令，當(dāng)然也可以修改之前的命令并執(zhí)行。

我們注意到啟動(dòng)R 軟件后，在R 控制臺(tái)窗口中“>”提示符上方的說(shuō)明給出了R 的版本號(hào)（R version 4.0.5），并指出了R 是自由軟件并提示可以用命令license()或者licence()獲取版權(quán)相關(guān)的信息，可以用contributors()查看R 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要貢獻(xiàn)者，用citation()可以獲取R 軟件的參考文獻(xiàn)格式（包括latex 引用格式）。同時(shí)也提醒，特別是對(duì)于初學(xué)者，可以用命令demo()很粗略地了解R 的基本功能和能作出的一些基本圖形。我們可以嘗試輸入命令：

輸入該命令回車(chē)后給出了4 個(gè)基礎(chǔ)程序包（base、graphics、grDevices 和stats）的演示示范函數(shù)。譬如程序包graphics 有6 個(gè)演示函數(shù)，如果想了解演示函數(shù)的演示內(nèi)容，例如函數(shù)graphics（與程序包同名），則可輸入命令，然后回車(chē)：

按照演示的提示，逐步按回車(chē)鍵，可以了解R 的一些圖形功能以及作出的圖形。

另外，也提示了可以用命令help()獲取幫助信息，譬如希望查看t 檢驗(yàn)函數(shù)t.test()的幫助信息，可以采用命令：

而help.start()給出了HTML 瀏覽器來(lái)查看幫助文件：

在顯示的HTML 頁(yè)面上給出了非常豐富的R 幫助信息的匯總頁(yè)面。

如果我們希望退出R，可以單擊軟件窗口（RGui窗口）的右上角的叉號(hào)按鈕，或者直接輸入命令q()然后回車(chē)：

隨后出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框詢(xún)問(wèn)“是否保存工作空間映像?”，有 3 個(gè)選項(xiàng)：“是”、“否”和“取消”。如果選擇“是”，2 個(gè)新文件：“.Rhistory”和“.Rdata”將會(huì)在工作目錄下創(chuàng)建，所有先前輸入的R 命令都會(huì)保存在“.Rhistory”，而所有的工作空間保存在“.RData”。注意這2 個(gè)文件都沒(méi)有前綴。下一次啟動(dòng)R 時(shí)，通過(guò)這2 個(gè)文件，前一次保存的工作空間和輸入的命令將自動(dòng)恢復(fù)還原。

1.3 程序包

R 軟件是R 語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，具體來(lái)說(shuō)，R 軟件或許可以看作是由基于R 語(yǔ)言的許多常規(guī)和現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)行環(huán)境，許多統(tǒng)計(jì)方法作為R 的基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境的一部分是由稱(chēng)為程序包（package）的函數(shù)來(lái)提供的。軟件R 下載安裝時(shí)，已經(jīng)自動(dòng)安裝了基礎(chǔ)和常用的30個(gè)程序包，包括最基礎(chǔ)的程序包base、stats 和 graphics，以及數(shù)據(jù)集包datasets。但還有許許多多豐富多彩、日新月異的數(shù)據(jù)分析程序包，用戶(hù)可以很方便下載使用。目前程序包的數(shù)目已經(jīng)過(guò)萬(wàn)[1]，這是R 的使用方便、功能強(qiáng)大的最主要的一個(gè)原因。

一個(gè)程序包是由相關(guān)的函數(shù)、數(shù)據(jù)及文檔組成。除了R 安裝時(shí)經(jīng)自動(dòng)安裝的30 個(gè)程序包，如果我們?cè)跀?shù)據(jù)分析時(shí)需要用到還沒(méi)有安裝的某個(gè)程序包中的函數(shù)，則我們需要先下載安裝該程序包，然后加載該程序包，才能使用所需函數(shù)。當(dāng)然，程序包只需下載安裝1次即可，只是每次使用程序包中的函數(shù)之前，必須加載該程序包。在R 軟件菜單中的“程序包”欄目提供了“安裝程序包”和“加載程序包”選項(xiàng)，由此可以進(jìn)行下載安裝以及加載程序包。但更為方便的方法是利用命令進(jìn)行下載安裝和加載。

1.3.1 安裝程序包

利用函數(shù)install.packages()下載安裝程序包，函數(shù)括號(hào)內(nèi)輸入需要安裝的包名，并在兩邊加引號(hào)（注意是在英文輸入狀態(tài)下的雙引號(hào)）。以安裝農(nóng)業(yè)科研數(shù)據(jù)分析的一個(gè)程序包agricolae 為例，安裝該程序包：

需要注意，R 對(duì)于英文字母的大小寫(xiě)敏感，所以要時(shí)刻注意區(qū)分字母的大小寫(xiě)。另外，也需注意區(qū)分中英文的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，在R 語(yǔ)言中都是使用英文輸入法狀態(tài)下的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。

1.3.2 加載程序包

一個(gè)程序包下載安裝后，如果我們需要使用程序包中的函數(shù)，我們必須先加載該程序包，然后才能使用其中的函數(shù)。我們是利用函數(shù)library()來(lái)加載程序包的，函數(shù)括號(hào)內(nèi)寫(xiě)上需要加載的程序包名稱(chēng)（可以不加雙引號(hào)）。以加載程序包為例：

加載后，就可以使用該程序包的函數(shù)。如果希望了解程序包中的函數(shù)，同樣可以利用命令library()來(lái)查看：

另外，每次R 啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)加載了6 個(gè)基礎(chǔ)程序包base、stats、graphics、grDevices、methods、utils 和 數(shù) 據(jù) 集包datasets，5 個(gè)基礎(chǔ)程序包中的函數(shù)可以直接調(diào)用，不需重復(fù)加載這些程序包，如我們這里用到的2 個(gè)函數(shù)install.packages()和library()分別是基礎(chǔ)包 utils 和 base的函數(shù)，不必考慮加載函數(shù)所屬的程序包，可以拿來(lái)就用。

而基礎(chǔ)包中的數(shù)據(jù)集包datasets 中含有不同研究領(lǐng)域不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)集104 個(gè)（版本4.2.0），不需加載，可以直接調(diào)用包中的數(shù)據(jù)集。包中的數(shù)據(jù)集中有不少是農(nóng)學(xué)和生物學(xué)學(xué)科的數(shù)據(jù)集，在學(xué)習(xí)R 語(yǔ)言的具體統(tǒng)計(jì)分析方法時(shí)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)集名稱(chēng)很方便地調(diào)用作為學(xué)習(xí)練習(xí)用的示例數(shù)據(jù)。如果希望查看包中的數(shù)據(jù)集，類(lèi)似于查看程序包中的函數(shù)，利用命令library()查詢(xún)：

在顯示的數(shù)據(jù)集清單中，第4 個(gè)數(shù)據(jù)集是草本植物吸收的二氧化碳（Carbon Dioxide Uptake in Grass Plants）數(shù)據(jù)集CO2，如果我們希望了解數(shù)據(jù)集的內(nèi)容，可以直接輸入數(shù)據(jù)集名即可：

如果只是想查看數(shù)據(jù)集前幾行，可以利用函數(shù)head()查看（n=3 表示只顯示前3 行。這一參數(shù)選項(xiàng)可以簡(jiǎn)寫(xiě)為3）：

給出的數(shù)據(jù)集中的第一行是各列的變量名稱(chēng)，隨后給出了數(shù)據(jù)集中的觀察值，最左側(cè)的整數(shù)1、2、3 表示觀察值對(duì)應(yīng)行的序號(hào)。R 中變量名稱(chēng)可以是中文，但不建議這么去做，而觀察值具體數(shù)值可以是中文。

如果進(jìn)一步希望了解該數(shù)據(jù)集的背景，包括每個(gè)變量的定義等等，可以通過(guò)幫助命令查看：

幫助信息中，給出了數(shù)據(jù)集的描述（Description）、格式（Format）、采集數(shù)據(jù)集的試驗(yàn)內(nèi)容（Details）、數(shù)據(jù)來(lái)源及相關(guān)文獻(xiàn)（Source）以及基于該數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計(jì)分析例子（Examples）。

1.4 工作目錄

在開(kāi)始使用R 分析數(shù)據(jù)之前，最好先確定工作目錄。菜單中“文件”欄目中的“改變工作目錄”可以查看當(dāng)前的工作目錄，并作出更改。我們也可利用命令getwd()查看當(dāng)前工作目錄，如需更改，可以利用函數(shù)命令setwd()進(jìn)行更改。

這是當(dāng)前工作目錄，如要將工作目錄改為其他目錄，如D:MyR，那么通過(guò)命令setwd()作此改變：

注意在命令中的目錄路徑中是單斜杠，與Windows 中寫(xiě)法中的單斜杠方向正好相反。R 中另外一種目錄路徑的寫(xiě)法是雙斜杠，方向與Windows 中寫(xiě)法中的單斜杠一致：

1.5 幫助

R 語(yǔ)言的介紹和使用不僅在網(wǎng)上很容易查詢(xún)，也有許多中文書(shū)籍可以購(gòu)買(mǎi)閱讀。或許可以從閱讀R 的官方網(wǎng)站中的中文幫助手冊(cè)開(kāi)始：例如，R 的綜合檔案網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)CRAN（https://cran.r-project.org）有不少很好的幫助文檔，其中在非英文部分（Non-English Documents）的中文名目（Chinese）下有3 份非常實(shí)用的中文文檔（https://cran.r-project.org/other-docs.html）：R reference card（R 參考卡片）、Frequently asked questions（R常見(jiàn)問(wèn)題解答）以及Statistics and R Reading Notes（統(tǒng)計(jì)學(xué)與R 讀書(shū)筆記）。

R 系統(tǒng)本身也提供便捷的幫助（R 窗口菜單中“幫助”欄目可以查詢(xún)，只是幫助信息都是英文的）。想獲取在線(xiàn)幫助，可調(diào)用函數(shù)。例如，我們希望簡(jiǎn)單了解程序包，先加載該程序包：

或者只是用問(wèn)號(hào)“?”（注意是英文輸入法狀態(tài)下的問(wèn)號(hào)）：

如果希望了解函數(shù)包中的函數(shù)，可以利用函數(shù)library()查看：

如果希望了解某一個(gè)函數(shù)的使用方法，如計(jì)算均值的函數(shù)mean()，輸入命令：

或者簡(jiǎn)單地用問(wèn)號(hào)：

函數(shù)mean()是基礎(chǔ)程序包base 的函數(shù)，R 啟動(dòng)時(shí)，基礎(chǔ)程序包base 自動(dòng)加載，所以可以直接尋求幫助。如果希望查看某個(gè)特定程序包的函數(shù)，必須確認(rèn)該程序包已加載，不然需要先加載該程序包。如果我們希望查看agricolae 中的LSD 多重比較函數(shù)LSD.test()，需要先加載程序包再尋求幫助：

1.6 R 的編程及圖形界面

在R 控制臺(tái)交互窗口的命令行，輸入命令，回車(chē)得到結(jié)果，簡(jiǎn)單直接。而且，通過(guò)鍵盤(pán)中的上下箭頭鍵，可以調(diào)用已經(jīng)輸入過(guò)的命令和內(nèi)容，不用重復(fù)輸入。不過(guò)用了一段時(shí)間，慢慢熟悉了一些，可以學(xué)習(xí)創(chuàng)建程序腳本，執(zhí)行的命令可以重復(fù)使用，提高計(jì)算效率。我們可以從R 窗口菜單中的“文件”欄目中的“新建程序腳本”生成R 編輯器窗口，然后在該窗口編寫(xiě)代碼，利用R編輯器窗口中的“編輯”欄目中的選項(xiàng)運(yùn)行執(zhí)行編寫(xiě)好的代碼。

如果覺(jué)得R 平臺(tái)的綜合功能以及使用界面不是很友好，則可以了解一些方便用戶(hù)使用和編程的界面較為友好的圖形界面軟件（可參考“R 語(yǔ)言7 個(gè)免費(fèi)的GUI 圖 像 界 面 工 具 說(shuō) 明 ”：https://blog.csdn.net/lhy55040817/article/details/8484883），并從中做出選擇。目前使用最廣的是Rstudio，建議在安裝R 軟件后，同時(shí)也安裝 Rstudio。Rstudio 下載網(wǎng)站是：https://www.rstudio.com。

2 R 的數(shù)據(jù)輸入和讀入

學(xué)習(xí)任何一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件，其中最關(guān)鍵的一個(gè)內(nèi)容是掌握這一軟件是如何輸入或者讀入數(shù)據(jù)的。R 的常用數(shù)據(jù)輸入和讀入大致可以分為以下幾類(lèi)：（1）直接輸入；（2）基于文本文件的讀入；（3）基于 Excel數(shù)據(jù)表的讀入。每一類(lèi)都有多種的方法，這里介紹的方法較為常用而且相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.1 直接輸入

如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，我們可以從控制臺(tái)窗口直接輸入數(shù)據(jù)。直接輸入數(shù)據(jù)需要利用拼接函數(shù)c()，不同數(shù)值之間用英文逗號(hào)分開(kāi)，如果是字符，字符兩邊需要用英文引號(hào)，同時(shí)，輸入的數(shù)據(jù)（稱(chēng)為數(shù)據(jù)向量）一般會(huì)保存，便于隨后的分析。在《試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》中的表3.7給出了某水稻雜種第二代植株米粒性狀的分離情況，分離類(lèi)別和頻數(shù)分別是：紅米非糯，96；紅米糯稻，37；白米非糯，31，白米糯稻，15[6]。我們利用函數(shù)分別輸入分離類(lèi)別和頻數(shù)，并保存為f2group 和f2freq：

如果想了解數(shù)據(jù)輸入的變量?jī)?nèi)容，可以利用函數(shù)print()查看（或者直接輸入變量名稱(chēng)。這里，兩個(gè)命令在同一行，命令之間需要用英文分號(hào)隔開(kāi)）:

進(jìn)一步，利用函數(shù)sum()可以很方便地計(jì)算這4 種類(lèi)別頻數(shù)的總數(shù)：

2.2 讀入文本文件數(shù)據(jù)

假設(shè)我們需要讀入以逗號(hào)分隔的csv 格式的文本數(shù)據(jù)文件datafile.csv（常常從Excel 數(shù)據(jù)文件將數(shù)據(jù)電子表保存為csv 格式文件），最常用的方法是用函數(shù)read.csv()讀入（保存為 mydata）：

其中選項(xiàng)header=TRUE 表示datafile.csv 的數(shù)據(jù)表有表頭（類(lèi)似于數(shù)據(jù)集CO2，每一列都帶有變量名）。我們還可以用參數(shù)sep 來(lái)設(shè)置數(shù)據(jù)之間的分隔符號(hào)，默認(rèn)為逗號(hào)，如果是空格符號(hào)，sep=""；如果是制表符Tab鍵，sep=" "。假設(shè)是制表符作為分隔符號(hào)，那么利用函數(shù)讀入datafile.csv 的設(shè)置為：

如果數(shù)據(jù)文件datafile.csv 不在工作目錄中，那么我們需要給出該文件所在的目錄路徑，如文件在文件夾D:MyR，那么相應(yīng)的讀入命令修改為：

讀入文本數(shù)據(jù)另外一個(gè)常用的函數(shù)是read.table()，用法也與read.csv()類(lèi)似。

2.3 讀入Excel 數(shù)據(jù)表

Excel 文件中的數(shù)據(jù)表可以利用openxlsx、readxl等程序包中的函數(shù)讀入。我們以程序包openxlsx 中的函數(shù) read.xlsx()為例簡(jiǎn)單介紹讀取xlsx 格式的Excel 電子表數(shù)據(jù)。

首先先下載安裝并且加載程序包openxlsx（其中#為注釋符號(hào)，表明#右邊的注釋內(nèi)容在運(yùn)行代碼時(shí)跳過(guò)忽略）：

假如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Excel 文件MyExcelDataFile.xlsx中的第2 個(gè)工作表，那么可以利用包中的函數(shù)讀入該數(shù)據(jù)電子表：

當(dāng)然，我們也可通過(guò)工作表的名稱(chēng)來(lái)讀入，比如工作表名稱(chēng)是sheet2，那么可以通過(guò)下面的代碼讀入該工作表:

注意，read.xlsx()的讀入方式默認(rèn)讀入工作表表頭，同時(shí)Excel 文件名以及其中的工作表可以是中文名稱(chēng)。

如果需要讀入較老版本的Excel 文件（xls 格式），程序包readxl 提供了函數(shù) read_xls()，該函數(shù)的用法與read.xlsx()類(lèi)似。

3 小試一下

夸R 好，說(shuō)R 行，但百聞不如一見(jiàn)，百見(jiàn)不如一試。我們?cè)谶@一節(jié)簡(jiǎn)單用一下R，看R 是如何方便高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、作圖，以及線(xiàn)性相關(guān)和線(xiàn)性回歸計(jì)算。

3.1 數(shù)據(jù)匯總計(jì)算與作圖

我們利用莫惠棟著作《農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)》中的一個(gè)用于介紹線(xiàn)性回歸分析的例子（例10.1）的數(shù)據(jù)集[7]來(lái)介紹R 的數(shù)據(jù)匯總和基本的作圖功能，在下一小節(jié)介紹用R 函數(shù)進(jìn)行線(xiàn)性相關(guān)和線(xiàn)性回歸分析。

例1. 許多害蟲(chóng)的發(fā)生都和氣象條件有一定關(guān)系。山東臨沂測(cè)定10 年間（1964—1973 年）7 月下旬的溫雨系數(shù)（雨量mm/平均溫度C）和大豆第二代造橋蟲(chóng)發(fā)生量（每百株大豆上蟲(chóng)數(shù)）的關(guān)系如表1，試建立回歸方程。

我們利用函數(shù)c()分別輸入表1 中的溫雨系數(shù)的數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的百株蟲(chóng)密度，并保存為T(mén)Rcoef 和Dworm：

表1 溫雨系數(shù)和大豆第二代造橋蟲(chóng)蟲(chóng)口密度

查看一下數(shù)據(jù)向量TRcoef 和Dworm 具體的數(shù)值：

對(duì)于數(shù)據(jù)向量TRcoef 和Dworm，可以利用R 函數(shù)很方便進(jìn)行相關(guān)的匯總計(jì)算，如利用函數(shù)mean() 和sd() 計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，或者利用函數(shù)summary () 對(duì)Dworm 進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)匯總（計(jì)算結(jié)果依次給出）：

如果需要對(duì)數(shù)據(jù)向量的每個(gè)元素作同樣的計(jì)算，如對(duì)向量Dworm 的每個(gè)元素作log 變換，不需要對(duì)每個(gè)元素分別做log 變換，只需要將函數(shù)log () 作用于Dworm 即可：

我們也可以很方便地作出常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)圖形，如利用函數(shù)hist()和boxplot()作出數(shù)據(jù)向量Dworm 的直方圖（圖2）和箱線(xiàn)圖（圖 3）：

如果需要作出百株蟲(chóng)密度Dworm 與溫雨系數(shù)TR－coef 的散點(diǎn)圖，我們可以采用函數(shù)plot ()（在參數(shù)設(shè)置中，用于x 軸變量的TRcoef 在前，用于y 軸變量的Dworm 在后）：

從作出的圖形（圖4）可以幫助我們很清晰地看到百株蟲(chóng)密度Dworm 與溫雨系數(shù)TRcoef 呈一定程度的負(fù)的線(xiàn)性相關(guān)。

進(jìn)一步，如果我們希望完善圖形，利用函數(shù)plot()參數(shù)設(shè)置很容易做到。比如，希望x 坐標(biāo)軸和y 坐標(biāo)軸的坐標(biāo)說(shuō)明不是變量名而是中文說(shuō)明，那么可以利用函數(shù)的參數(shù)選項(xiàng)xlab 和ylab 進(jìn)行設(shè)置。在下一小節(jié)圖5 中可以看到添加坐標(biāo)軸說(shuō)明的效果）：

plot () 的其他更多的參數(shù)選項(xiàng)和相關(guān)內(nèi)容可以利用命令help(plot) 查看了解。

3.2 相關(guān)分析和線(xiàn)性回歸

進(jìn)一步，如果我們希望計(jì)算百株蟲(chóng)密度Dworm 與溫雨系數(shù)TRcoef 之間的相關(guān)系數(shù)，并進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，我們利用函數(shù)cor.test()進(jìn)行計(jì)算和檢驗(yàn)：

從計(jì)算結(jié)果的最后一行可知，百株蟲(chóng)密度Dworm與溫雨系數(shù)TRcoef 的相關(guān)系數(shù)r = -0.9201，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的 P 值（p-value）= 0.0001618，檢驗(yàn)結(jié)果極顯著，即數(shù)據(jù)有極強(qiáng)的證據(jù)表明兩個(gè)變量之間的總體相關(guān)系數(shù)不等于 0。

從作出的2 個(gè)變量的散點(diǎn)圖（圖5）中，已經(jīng)清楚百株蟲(chóng)密度與溫雨系數(shù)呈一定程度的負(fù)的線(xiàn)性相關(guān)，進(jìn)一步，我們希望建立基于溫雨系數(shù)的百株蟲(chóng)密度的線(xiàn)性回歸模型，利用函數(shù) lm()和summary()可以得到擬合系數(shù)、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)以及決定系數(shù)R2：

從計(jì)算結(jié)果的回歸系數(shù)（Coefficients）可知，簡(jiǎn)單線(xiàn)性回歸的截距和斜率的擬合系數(shù)在Estimates 一欄給出，分別是179.212 和-14.110，其顯著性檢驗(yàn)的P 值在最后一欄（Pr(>|t|)給出，分別是 9.02e-07 和 0.000162，統(tǒng)計(jì)上都是極顯著，而決定系數(shù)R2是在計(jì)算結(jié)果的最后一部分的第二行給出，Multiple R-squared：0.8466，即R2= 0.8466，也就是說(shuō)，84.66%的大豆第二代造橋蟲(chóng)發(fā)生量的變異可以由7 月下旬的溫雨系數(shù)解釋。

最后，如果還希望在散點(diǎn)圖（圖4）上添加擬合的回歸直線(xiàn)，這可以由函數(shù)abline()很方便地做到，其中myfit 是前面線(xiàn)性回歸中保存的 lm (Dworm~TRcoef) 的計(jì)算結(jié)果。

4 總結(jié)和建議

相對(duì)于許多商用的統(tǒng)計(jì)分析軟件，R 免費(fèi)開(kāi)源，優(yōu)勢(shì)明顯。“便宜或者免費(fèi)無(wú)好貨”的說(shuō)法，對(duì)于R 是不成立的。在R 開(kāi)始應(yīng)用的近 20 年，眾人拾柴火焰高，開(kāi)發(fā)的程序包無(wú)數(shù)，對(duì)于科研項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，不管是來(lái)自田間試驗(yàn)還是實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)，R 語(yǔ)言都有相應(yīng)的程序包可以使用，滿(mǎn)足分析的要求，而且很多時(shí)候同時(shí)有多個(gè)程序包和多種函數(shù)可以選擇。

R 的一個(gè)明顯缺陷是計(jì)算結(jié)果和幫助信息是用英文表述的，不過(guò)，一種較為方便的規(guī)避途徑是通過(guò)百度、搜狗、必應(yīng)等搜索引擎查詢(xún)相關(guān)的內(nèi)容，尤其是相關(guān)的例子，可以快速上手并幫助正確解讀R 計(jì)算結(jié)果；另外一種較為系統(tǒng)的了解學(xué)習(xí)是通過(guò)相關(guān)的中文資料和書(shū)籍來(lái)熟悉常用函數(shù)的用法和結(jié)果的解讀，除了文中提到的R 的綜合檔案網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)CRAN 給出的3 份中文文檔，參考文獻(xiàn)中也列出了我們常常用來(lái)學(xué)習(xí)查閱的書(shū)籍，可供參考[3-4,8-10]。當(dāng)然，在網(wǎng)上書(shū)店還有許許多多的相關(guān)書(shū)籍，可以選擇適合自己的書(shū)來(lái)入門(mén)學(xué)習(xí)。

R 的使用如果能掌握一些簡(jiǎn)單的編程能力當(dāng)然更好，不過(guò)大多數(shù)時(shí)候并不需要，只需要能正確調(diào)用及使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析所需的程序包中的函數(shù)就可以。通過(guò)本文的簡(jiǎn)單介紹，希望能打消初學(xué)者對(duì)R 的畏難情緒，激發(fā)使用R 的興趣，盡快入門(mén)，掌握R 使用的一些基本方法。像學(xué)習(xí)任何一個(gè)軟件，活學(xué)活用、邊用邊學(xué)是最好的、也可能是最有效的方法，所以打開(kāi)電腦，下載安裝R，開(kāi)始使用，用R 分析自己的試驗(yàn)數(shù)據(jù)吧。