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GeoViz2018_R_DML_1_Base.html
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<title>Manipulation de données avec R</title>
<meta charset="utf-8">
<meta name="author" content="Robin Cura & Lise Vaudor d’après L. Vaudor : Formation startR (2018)" />
<link rel="stylesheet" href="www/xaringan-themer.css" type="text/css" />
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</head>
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class: center, middle, inverse, title-slide
# Manipulation de données avec R
## 1 - Fondamentaux
### Robin Cura & Lise Vaudor<br/>d’après L. Vaudor : <u><a href='http://perso.ens-lyon.fr/lise.vaudor/formations/'>Formation startR (2018)</a></u>
### 15/10/2018<br/><br /> École Thématique GeoViz 2018
---
## Sommaire
.pull-left[
Environnement R
- [Organisation de RStudio](#rstudio)
- [Assignation de variables](#assignation)
- [Afficher un objet](#afficher-objet)
- [Les classes d'objets](#classes-objets)
- [Les fonctions](#fonctions)
- [Les packages](#packages)
Les opérateurs
- [Opérateurs arithmétiques](#operateurs-arithmetiques)
- [Opérateurs de comparaison](#operateurs-comparaison)
- [Opérateurs logiques](#operateurs-logiques)
- [Indicateurs statistiques](#indicateurs-stats)
]
.pull-right[
Manipuler des vecteurs
- [Créer un vecteur](#creer-vecteur)
- [Créer un facteur](#creer-facteur)
- [Conversion de vecteurs](#conversion-objets)
- [Les valeurs manquantes](#valeurs-manquantes)
Manipuler des tableaux
- [Créer des tableaux](#creer-tableaux)
- [Indexation en R](#indexation-objets)
- [Les structures de données](#structure-donnees)
- [Afficher un tableau](#afficher-tableau)
]
---
# Pourquoi utiliser le logiciel R?
.pull-left[
Le langage R est un **langage de programmation** et un **environnement mathématique** utilisé pour le **traitement de données** et l'**analyse statistique**.
Il est en outre d'utilisation **libre** et **gratuite** et peut être téléchargé par exemple à l'adresse suivante: http://cran.r-project.org/
L'installation prend au plus quelques minutes.
]
.pull-right[
Il permet de réaliser
- des **calculs arithmétiques**
- de la **manipulation de données**
- une très large variété de **graphiques**
- des **scripts** (automatisation de traitements)
- de la **modélisation** et des **simulations numériques**
- une très large variété de **traitements statistiques** (c'est ce pour quoi il est le plus reconnu)
- des **rapports**, **pages web**, **aplications interactives** et **diaporamas**
]
---
# Pourquoi utiliser le logiciel R?
.pull-left[
Il peut donc remplir les fonctions
- d'une **calculatrice**,
- d'un **tableur**,
- d'un **langage de programmation**,
- d'un **logiciel de statistiques**,
- d'un **logiciel de dessin**
- d'un **éditeur de rapports et de présentations**...
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/logiciels.png)
]
En contrepartie de sa polyvalence et de sa flexibilité, R peut être un peu déroutant au premier abord, car il ne s'agit pas d'un logiciel "clic-boutons": on exécute les différentes opérations à travers l'exécution de **lignes de commande**.
- Pour simplifier l'usage de ce langage, on le mobilise au sein d'un **IDE** adapté : **RStudio**
---
name: rstudio
# RStudio
- Nous allons travailler sur un éditeur de script (ou plus précisément un **IDE**, pour Integrated Development Environment) le logiciel **RStudio**.
- Il est lui aussi **libre et gratuit** et peut être téléchargé à l'adresse suivante: http://www.rstudio.com/ide/.
![:scale 90%](www/img/RStudio_raw.png)
---
# RStudio: Fonctionnalités
.pull-left[
Dans RStudio, quatre zones apparaissent:
- **Source** en haut à gauche,
- **Console** en bas à gauche,
- **Environnement** en haut à droite
- **Plots** en bas à droite
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_raw.png)
]
---
# RStudio: zone Console
.pull-left[
La zone Console de RStudio correspond en fait à l'**interpréteur R de base**... C'est cette console qui s'ouvre quand vous lancez R (sans RStudio)... Simplement ici, la console est "enrobée" de différents outils pour vous aider à travailler...
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_Console.png)
]
---
# RStudio: zone Source
.pull-left[
La zone **Source** constitue l'éditeur de code à proprement parler. C'est dans cette zone que vous allez écrire vos scripts.
Les calculs sont exécutés dans la zone **Console**. On peut envoyer les codes de la zone "Source" vers la zone "Console"
- grâce au bouton **Run** (qui exécute la ou les lignes de commande sélectionnée(s))
- grâce au bouton **Source** (qui exécute l'ensemble des lignes de commande du script).
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_Source.png)
]
---
# RStudio: zone Environment/History
.pull-left[
- onglet **Environment**: il vous permet de consulter l'ensemble des objets de votre environnement
- onglet **History**: il vous permet de consulter l'historique de vos commandes (i.e. l'ensemble des commandes que vous avez exécutées depuis le lancement de votre session).
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_Environnement.png)
]
---
# RStudio: zone Files/Plots/Packages/Help
.pull-left[
- onglet **Files**: il vous permet de naviguer dans vos dossiers et d'ouvrirs/renommer/supprimer vos fichiers.
- onglet **Plots**: c'est là que s'afficheront (par défaut) les graphiques produits. Il vous permet donc de vérifier d'un coup d'oeil vos sorties graphiques...
- onglet **Packages**: vous montre l'ensemble des packages installés et chargés pour la session actuelle.
- onglet **Help**: vous pouvez y consulter les fichiers d'aide associés aux différentes fonctions de R.
]
.pull-right[
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_Files.png)
]
---
# Console, commandes
.pull-left[
Au lancement de RStudio, une fenêtre (la **console**) apparaît: le symbole ">" indique que R est prêt à exécuter toute ligne de commande que nous allons lui fournir.
![Aperçu de RStudio et de quelques-unes de ses fonctionnalités.](www/img/RStudio_Console.png)
]
.pull-right[
Un exemple de **ligne de commande**:
```r
2+2
```
```
## [1] 4
```
Taper entrée pour exécuter la commande. R exécute la commande et nous affiche le résultat.
]
---
# Commentaires, historique des commandes
.pull-left[
## Commentaires
```r
32.7*59.6 # multiplication
```
```
## [1] 1948.92
```
Les indications précédées du symbole **\#** sont des **commentaires**. Ils sont ignorés par R mais vous seront très utiles pour **annoter vos scripts**.
]
.pull-right[
## Historique
Si l'on exécute plusieurs lignes de commandes dans la console, on peut "récupérer" les **lignes de commandes précédemment exécutées** avec la flèche `\(\uparrow\)` ou au contraire en récupérer de plus récentes avec `\(\downarrow\)`.
]
---
name: assignation
# Assignation
.pull-left[
Lorsque vous exécutez une commande, vous pouvez en observer le résultat directement dans la console:
```r
32.7*59.6
```
```
## [1] 1948.92
```
```r
53/59
```
```
## [1] 0.8983051
```
]
.pull-right[
Vous pouvez également choisir d'attribuer ce résultat à un **objet**, qui sera référencé comme une **variable**
```r
a <- 32.7*59.6
b <- 53/59
```
On dit qu'on **assigne une valeur à une variable**. On a ainsi créé les objets `a` et `b`.
]
---
# Assignation
**N.B.** : En R, l'assignation peut se faire avec le symbole `<-` ou `=`, qui sont équivalents.
```r
a = 32.7*59.6
a <- 32.7*59.6
```
On préférera l'opérateur `<-` qui est plus spécifique et donc non ambigu.
- En revanche, R est **sensible à la casse** donc les deux commandes suivantes créerons deux objets distincts!
```r
a <- 32.7*59.6
A <- 32.7*59.6
```
---
# Environnement
.pull-left[
```r
a <- 32.7*59.6
b <- 53/59
```
Lorsque vous exécutez les commandes ci-dessus, **rien ne s'affiche dans la console**. Cela ne signifie pas pour autant que rien ne s'est passé... Vous avez **créé les objets a et b**, qui font désormais partie de votre environnement de travail...
]
.pull-right[
Rappelez-vous, ces objets apparaissent dans la zone **Environnement** de RStudio. Vous pouvez également afficher la liste des objets dans l'environnement global de la manière suivante:
```r
ls()
```
```
## [1] "a" "A" "b"
```
]
---
name: afficher-objet
# Affichage des objets
.pull-left[
Pour afficher la valeur des objets dans la console, plusieurs possibilités:
```r
a
```
```
## [1] 1948.92
```
```r
print(a)
```
```
## [1] 1948.92
```
]
.pull-right[
Vous pourrez par la suite manipuler les objets de différentes façon... Par exemple, ici on peut les utiliser pour de simples opérations arithmétiques:
```r
a+b # calcul puis affichage
```
```
## [1] 1949.818
```
```r
c <- a+b # calcul et creation d'objet
print(c) # affichage
```
```
## [1] 1949.818
```
]
---
# Création d'objets
Nous avons vu dans la section précédente **comment créer des objets très simples** et comment les **assigner à un environnement**.
Il y a en fait une multitude de types d'objets possibles dans R. Ici nous allons aborder
- les **vecteurs**
- les **facteurs**
- les **tableaux de données**
---
name: creer-vecteur
# Création de vecteurs
On appelle **vecteur** toute **séquence d'éléments** de même type, par exemple:
.pull-left[
v1 = {2.3, 3.6, 1.1, 2.4}
v2 = {"Paris", "Lyon", "Rennes"}
ou v3 = {TRUE, FALSE, FALSE}
]
.pull-right[
En R, ces vecteurs s'écrivent:
```r
v1 <- c(2.3, 3.6, 1.1, 2.4)
v1
```
```
## [1] 2.3 3.6 1.1 2.4
```
```r
v2 <- c("Paris", "Lyon", "Rennes")
v2
```
```
## [1] "Paris" "Lyon" "Rennes"
```
```r
v3 <- c(TRUE, FALSE, FALSE)
v3
```
```
## [1] TRUE FALSE FALSE
```
]
---
# Création de vecteurs
On peut également créer des vecteurs correspondant à:
.pull-left[
- des **séquences de valeurs régulièrement espacées**
```r
# valeurs de 0 à 6
# par pas de 2
v4 <- seq(from = 0,
to = 6,
by = 2)
v4
```
```
## [1] 0 2 4 6
```
```r
# nombres entiers de 0 a 3
v5 <- 0:3
v5
```
```
## [1] 0 1 2 3
```
]
.pull-right[
- des **séquences de valeurs répétées**
```r
# repetition de "date1" :
# 2 fois
v6<-rep("date1", 2)
v6
```
```
## [1] "date1" "date1"
```
```r
# repetition du vecteur v6 :
# 2 fois
v7<-rep(v6, 2)
v7
```
```
## [1] "date1" "date1" "date1" "date1"
```
]
---
name: classes-objets
# Classes des objets
.pull-left[
Les vecteurs peuvent être de classes différentes selon le type de valeurs qu'ils contiennent (mais toutes les valeurs d'un vecteur doivent être d'un même type).
Ils peuvent par exemple être de mode
- **numérique**
- **caractère**
- **logique**/**booléen**, c'est à dire que les valeurs qu'ils contiennent sont de type vrai / faux (`TRUE` / `FALSE`).
]
.pull-right[
Par exemple, pour v1, v2, et v3:
```r
v1 <- c(2.3,3.6,1.1,2.4,2.5,10.2,5.1,2.0)
class(v1)
```
```
## [1] "numeric"
```
```r
v2 <- c("Paris","Lyon","Marseille","Rennes","Montpellier")
class(v2)
```
```
## [1] "character"
```
```r
v3 <- c(TRUE,FALSE,FALSE,TRUE,TRUE)
class(v3)
```
```
## [1] "logical"
```
]
---
# Création de vecteurs
Remarquez que l'on peut aussi utiliser `c()` pour combiner plusieurs vecteurs:
```r
v4
```
```
## [1] 0 2 4 6
```
```r
v5
```
```
## [1] 0 1 2 3
```
```r
vglobal <- c(v4,v5)
vglobal
```
```
## [1] 0 2 4 6 0 1 2 3
```
---
# Création de vecteurs
Si l'on tente quelque chose comme
```r
v5
```
```
## [1] 0 1 2 3
```
```r
v6
```
```
## [1] "date1" "date1"
```
```r
vessai <- c(v5,v6)
vessai
```
```
## [1] "0" "1" "2" "3" "date1" "date1"
```
R ne renvoie pas de message d'erreur, mais fait en sorte que toutes les valeurs de vessai soient d'un même type (des chaînes de caractère ici: voyez les guillemets autour des valeurs de `v5`).
---
name: valeurs-manquantes
# Valeurs manquantes
Il peut arriver que certaines valeurs d'un objet soient **non renseignées**. En R, ces valeurs s'écrivent `NA` (pour **N**ot **A**vailable).
Par exemple:
```r
v8 <- c(3.2, NA, 8.9, 42.3, 59.2, NA)
```
---
name: creer-facteur
# Création de facteurs
Les facteurs ressemblent généralement à des vecteurs de mode caractère, à la nuance près qu'ils comprennent généralement plusieurs **niveaux** (`levels`), c'est-à-dire un ensemble fini de modalités possibles :
```r
f1 <- factor(c("val1", "val2", "val3", "val2", "val2", "val3"))
f1
```
```
## [1] val1 val2 val3 val2 val2 val3
## Levels: val1 val2 val3
```
```r
levels(f1)
```
```
## [1] "val1" "val2" "val3"
```
La nuance entre vecteurs et facteurs est importante pour un certain nombre de fonctions implémentées dans R, il est donc assez souvent nécessaire de convertir les vecteurs en facteurs et inversement.
---
name: creer-tableaux
# Création d'objets: tableaux de données
Un tableau de données, ou `data.frame`, compte **plusieurs lignes et colonnes**.
Les colonnes (ou **variables**) d'un tableau de données **peuvent être de types différents**, et sont **nommées**.
Au sein d'une colonne, toutes les valeurs doivent être de même type.
|Espece|Nom|Date|Parle|
|------|---|---|---|
|Chien|Lassie|1940|Non|
|Dauphin|Flipper|1964|Non|
|Chat|Garfield|1978|Oui|
|Eponge|Bob|1999|Oui|
]
---
# Création d'objets: tableaux de données
Voici comment créer un tableau de données (`data.frame`) sous R, en assemblant plusieurs vecteurs de même taille:
```r
Espece <- c("Chien", "Dauphin", "Chat", "Eponge")
Nom <- c("Lassie", "Flipper", "Garfield", "Bob")
Date <- c(1940, 1964, 1978, 1999)
Parle <- c(FALSE, FALSE, TRUE, TRUE)
t1 <- data.frame(Espece, Nom, Date, Parle)
t1
```
```
## Espece Nom Date Parle
## 1 Chien Lassie 1940 FALSE
## 2 Dauphin Flipper 1964 FALSE
## 3 Chat Garfield 1978 TRUE
## 4 Eponge Bob 1999 TRUE
```
---
name: conversion-objets
# Création d'objets, conversion d'objets
Pour interroger R quant au type (vecteur, facteur, tableau, matrice, etc.) ou au mode (numérique, caractère, logique, etc.) d'un objet, on utilise les fonctions de type `is.___`.
Par exemple:
```r
v6
```
```
## [1] "date1" "date1"
```
```r
is.factor(v6)
```
```
## [1] FALSE
```
```r
is.character(v6)
```
```
## [1] TRUE
```
---
# Création d'objets, conversion d'objets
On peut convertir un objet d'un type ou mode à un autre en utilisant les fonctions de type `as.___`. Par exemple,
```r
v6f <- as.factor(v6)
v6f
```
```
## [1] date1 date1
## Levels: date1
```
convertit le vecteur v6 en facteur pour créer `v6f`.
---
name: indexation-objets
# Indexation d'un vecteur ou d'un facteur
On peut s'intéresser à une partie d'un objet, par exemple un ou plusieurs éléments d'un vecteur ou d'un facteur.
On a accès au `\(i^{eme}\)` élément d'un vecteur/facteur par la commande: `v[i]`
Par exemple:
```r
v2
```
```
## [1] "Paris" "Lyon" "Marseille" "Rennes" "Montpellier"
```
```r
v2[4]
```
```
## [1] "Rennes"
```
---
# Indexation d'un vecteur ou d'un facteur
On peut s'intéresser à une partie d'un objet, par exemple un ou plusieurs éléments d'un vecteur ou d'un facteur.
On a accès au `\(i^{eme}\)` élément d'un vecteur/facteur par la commande: `v[i]`
Par exemple:
```r
v2[1:3] # les trois premières valeurs
```
```
## [1] "Paris" "Lyon" "Marseille"
```
```r
v2[c(2,4,5)] # les valeurs 2, 4 et 5
```
```
## [1] "Lyon" "Rennes" "Montpellier"
```
---
class: center, middle
# ** Attention !** : dans R, l'indexation commence à `1` et non pas à `0`.
---
# Indexation d'un vecteur ou d'un facteur
Pour un facteur:
```r
f1
```
```
## [1] val1 val2 val3 val2 val2 val3
## Levels: val1 val2 val3
```
```r
f1[3:4]
```
```
## [1] val3 val2
## Levels: val1 val2 val3
```
Remarquez que dans les éléments n° 3 et 4 du facteur `f1`, il n'y a que la valeur "date1". Cependant, "date2" fait toujours partie des niveaux possibles de ce facteur!
---
# Indexation d'un tableau
Si l'on s'intéresse à l'élément d'un `data.frame` `"df"` qui se situe sur la `\(i^{eme}\)` ligne et sur la `\(j^{eme}\)` colonne, on y accède par: `df[i,j]`
```r
df <- data.frame(X = c(1:3),
Y = c(10:12),
Z = c("a", "b", "c"),
stringsAsFactors = FALSE)
df
```
```
## X Y Z
## 1 1 10 a
## 2 2 11 b
## 3 3 12 c
```
---
# Indexation d'un tableau
Si l'on s'intéresse à l'élément d'un `data.frame` `"df"` qui se situe sur la `\(i^{eme}\)` ligne et sur la `\(j^{eme}\)` colonne, on y accède par: `df[i,j]`
```r
df[1,3] # la valeur sur la ligne 1 et la colonne 3
```
```
## [1] "a"
```
```r
df[,3] # toutes les valeurs sur la colonne 3
```
```
## [1] "a" "b" "c"
```
```r
df[2,] # toutes les valeurs de la ligne 2
```
```
## X Y Z
## 2 2 11 b
```
```r
df[2,1:2] # les deux premieres valeurs de la ligne 2
```
```
## X Y
## 2 2 11
```
---
# Indexation d'un tableau
Pour accéder à une colonne par son nom, on peut aussi utiliser l'opérateur `$` suivi du nom de la colonne :
```r
df
```
```
## X Y Z
## 1 1 10 a
## 2 2 11 b
## 3 3 12 c
```
```r
df$X
```
```
## [1] 1 2 3
```
---
# Indexation d'un tableau
Ou encore, on peut utiliser des double crochets avec l'index ou bien le nom de la variable à laquelle on s'intéresse:
```r
df[[3]]
```
```
## [1] "a" "b" "c"
```
```r
i <- 3
df[[i]]
```
```
## [1] "a" "b" "c"
```
```r
df[["Z"]]
```
```
## [1] "a" "b" "c"
```
```r
df$Z
```
```
## [1] "a" "b" "c"
```
---
name: operateurs-arithmetiques
# Opérateurs arithmétiques
Ils permettent d'effectuer des opérations arithmétiques simples, comme des additions, des multiplications,etc.
```r
v1
```
```
## [1] 2.3 3.6 1.1 2.4 2.5 10.2 5.1 2.0
```
.small[
```r
v1 + 4 # addition
```
```
## [1] 6.3 7.6 5.1 6.4 6.5 14.2 9.1 6.0
```
```r
v1 - 3 # soustraction
```
```
## [1] -0.7 0.6 -1.9 -0.6 -0.5 7.2 2.1 -1.0
```
```r
v1 * 5 # multiplication
```
```
## [1] 11.5 18.0 5.5 12.0 12.5 51.0 25.5 10.0
```
```r
v1 / 4 # division
```
```
## [1] 0.575 0.900 0.275 0.600 0.625 2.550 1.275 0.500
```
```r
v1^2 # puissance
```
```
## [1] 5.29 12.96 1.21 5.76 6.25 104.04 26.01 4.00
```
]
---
name: operateurs-comparaison
# Opérateurs de comparaison
Ils permettent de **comparer** des vecteurs entre eux.
.pull-left[
.small[
```r
v0 <- v1[1:3]
v0
```