MATLAB/R Dic,onary R meetup NYC January 7, 2010 Harlan - PowerPoint PPT Presentation

MATLAB/R ¡Dic,onary ¡ R ¡meetup ¡NYC ¡ January ¡7, ¡2010 ¡ Harlan ¡Harris ¡ harlan@harris.name ¡ @HarlanH ¡ Marck ¡Vaisman ¡ marck@vaisman.us ¡ @wahalulu ¡ MATLAB ¡and ¡the ¡MATLAB ¡logo ¡are ¡registered ¡trademarks ¡of ¡The ¡Mathworks. ¡

About ¡MATLAB ¡ What ¡is ¡MATLAB ¡ MATLAB ¡History ¡ • Commercial ¡numerical ¡ • Developed ¡by ¡Cleve ¡Moler ¡ programming ¡language, ¡ (Math/CS ¡Prof ¡at ¡UNM) ¡in ¡the ¡ simula,on ¡and ¡visualiza,on ¡ 1970’s ¡as ¡a ¡higher-­‑level ¡ numerical ¡programming ¡ • One ¡million ¡users ¡(engineers, ¡ language ¡(vs. ¡Fortran ¡LINPACK) ¡ scien,sts, ¡academics) ¡ • Adopted ¡by ¡ ¡engineers ¡for ¡ • MATrix ¡LABoratory ¡– ¡ signal ¡processing, ¡control ¡ specializes ¡in ¡matrix ¡ modeling ¡ opera,ons ¡ • Mul,purpose ¡programming ¡ • Mathworks ¡ ¡-­‑ ¡base ¡& ¡add-­‑ons ¡ language ¡ • Open-­‑source ¡Octave ¡project ¡

Notes ¡ • Today’s ¡focus: ¡Compare ¡MATLAB ¡& ¡R ¡for ¡data ¡ analysis, ¡contrast ¡as ¡programming ¡languages ¡ • MATLAB ¡is ¡Base ¡plus ¡many ¡toolboxes ¡ – Base ¡includes: ¡descrip,ve ¡stats, ¡covariance ¡and ¡ correla,on, ¡linear ¡and ¡nonlinear ¡regression ¡ ¡ – Sta,s,cs ¡toolbox ¡adds: ¡dataset ¡and ¡category ¡(like ¡ data.frames ¡and ¡factors) ¡arrays, ¡more ¡visualiza,ons, ¡ distribu,ons, ¡ANOVA, ¡mul,variate ¡regression, ¡hypothesis ¡ tests ¡ ¡

-­‑> ¡ • Interac,ve ¡programming: ¡Scripts ¡and ¡Read-­‑Evaluate-­‑ Print ¡Loop ¡ • Similar ¡representa,ons ¡of ¡data ¡ – Both ¡use ¡vectors/arrays ¡as ¡the ¡primary ¡data ¡structures ¡ • Matlab ¡is ¡based ¡on ¡2-­‑D ¡matricies; ¡R ¡is ¡based ¡on ¡1-­‑D ¡vectors ¡ – Both ¡prefer ¡vectorized ¡func,ons ¡to ¡ for ¡loops ¡ – Variables ¡are ¡declared ¡dynamically ¡ • Can ¡do ¡most ¡MATLAB ¡func,onality ¡in ¡R; ¡can ¡do ¡most ¡ R ¡func,onality ¡in ¡MATLAB. ¡

The ¡basics: ¡vectors, ¡matrices ¡and ¡indexing ¡ Task ¡ Create ¡a ¡row ¡vector ¡ v ¡= ¡[1 ¡2 ¡3 ¡4] ¡ v<-­‑c(1,2,3,4) ¡ Create ¡a ¡column ¡vector ¡ v=[1;2;3;4] ¡or ¡v=[1 ¡2 ¡3 ¡4]’ ¡ v<-­‑c(1,2,3,4) ¡ ¡ Note: ¡R ¡does ¡not ¡distinguish ¡ between ¡row ¡and ¡column ¡vectors ¡ Enter ¡a ¡matrix ¡A ¡ A=[1 ¡2 ¡3; ¡4 ¡5 ¡6] ¡ Enter ¡values ¡by ¡row: ¡ A<-­‑matrix(c(1,2,3,4,5,6), ¡ nrow=2, ¡byrow=TRUE) ¡ Enter ¡values ¡by ¡column: ¡ A<-­‑matrix(c(1,4,2,5,3,6), ¡ nrow=2) ¡ Access ¡third ¡element ¡of ¡vector ¡ v ¡ v(3) ¡ v[3] ¡or ¡v[[3]] ¡ Access ¡element ¡of ¡matrix ¡ A ¡ A(2,3) ¡ A[2,3] ¡ “Glue” ¡two ¡matrices ¡ a1 ¡and ¡ a2 , ¡ A=[a1 ¡a2] ¡ A<-­‑cbind(a1,a2) ¡ same ¡number ¡of ¡rows, ¡side ¡by ¡side ¡ “Stack” ¡two ¡matrices ¡ a1 ¡and ¡ a2 , ¡ A=[a1;a2] ¡ A<-­‑rbind(a1,a2) ¡ same ¡number ¡of ¡columns ¡ Reshape* ¡matrix ¡ A , ¡making ¡it ¡an ¡m ¡ A=reshape(A,m,n) ¡ dim(A)<-­‑c(m,n) ¡ x ¡n ¡matrix ¡with ¡elements ¡taken ¡ columnwise ¡from ¡ A ¡

Operators ¡ Task ¡ Assignment ¡ = ¡ <-­‑ ¡or ¡= ¡ Whole ¡Matrix ¡ ¡Opera,ons: ¡ Multiplication: ¡A*B ¡ A ¡%*% ¡B ¡ Square ¡the ¡matrix: ¡A^2 ¡ A ¡%*% ¡A ¡ Raise ¡to ¡power ¡k: ¡A^k ¡ A ¡%*% ¡A ¡%*% ¡A ¡… ¡ ¡ Element-­‑by-­‑element ¡ A.*B ¡ A*B ¡ A./B ¡ A/B ¡ Opera,ons: ¡ A.^k ¡ A^k ¡ Compute ¡A -­‑1 B ¡ A\B ¡ A%*% ¡solve(B) ¡ Sums ¡ Columns ¡of ¡matrix: ¡sum(A) ¡ colSums(A) ¡ Rows ¡of ¡matrix: ¡sum(A,2) ¡ rowSums(A) ¡ Logical ¡operators ¡(element-­‑by-­‑ a ¡< ¡b, ¡a ¡> ¡b, ¡a ¡<= ¡b, ¡a ¡>= ¡b ¡ a ¡< ¡b, ¡a ¡> ¡b, ¡a ¡<= ¡b, ¡a ¡>= ¡b ¡ a ¡== ¡b ¡ a ¡== ¡b ¡ element ¡on ¡vectors/matrices) ¡ a ¡~= ¡b ¡ a ¡!= ¡b ¡ AND: ¡a ¡&& ¡b ¡ AND: ¡a ¡&& ¡b ¡(short-­‑circuit) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡a ¡& ¡b ¡(element-­‑wise) ¡ OR: ¡a ¡|| ¡b ¡ OR: ¡a ¡|| ¡b ¡ ¡ ¡ ¡ ¡a ¡| ¡b ¡ XOR: ¡xor(a,b) ¡ XOR: ¡xor(a,b) ¡ NOT: ¡~a ¡ NOT: ¡!a ¡

Working ¡with ¡data ¡structures ¡ Task ¡ Build ¡a ¡structure ¡ v ¡of ¡length ¡ n , ¡ v=cell(1,n) ¡In ¡general, ¡cell v<-­‑vector(’list’,n) ¡ ¡ (m,n) ¡makes ¡an ¡m ¡× ¡n ¡cell ¡ Then ¡you ¡can ¡do ¡e.g.: ¡ capable ¡of ¡containing ¡different ¡ array. ¡Then ¡you ¡can ¡do ¡e.g.: ¡ v[[1]]<-­‑12 ¡ data ¡types ¡in ¡different ¡elements. ¡ v{1}=12 ¡ v[[2]]<-­‑’hi ¡there’ ¡ MATLAB: ¡cell ¡array ¡ v{2}=’hi ¡there’ ¡ v[[3]]<-­‑matrix(runif(9),3) ¡ R: ¡list ¡ v{3}=rand(3) ¡ Create ¡a ¡matrix-­‑like ¡object ¡with ¡ avals=2*ones(1,6); ¡ v<-­‑c(1,5,3,2,3,7) ¡ yvals=6:-­‑1:1; ¡v=[1 ¡5 ¡3 ¡2 ¡3 ¡7]; ¡ d<-­‑data.frame(cbind(a=2, ¡ different ¡named ¡columns. ¡ d=struct(’a’, ¡avals, ¡ yy=6:1), ¡v) ¡ MATLAB: ¡struct ¡array ¡ ’yy’, ¡yyvals, ¡’fac’, ¡v); ¡ R: ¡data.frame ¡

Condi,onals, ¡control ¡structures, ¡loops ¡ Task ¡ for ¡loops ¡over ¡values ¡in ¡vector ¡ for ¡i=v ¡ If ¡only ¡one ¡command: ¡ ¡command1 ¡ for ¡(i ¡in ¡v) ¡ v ¡ ¡command2 ¡ ¡command ¡ end ¡ If ¡multiple ¡commands: ¡ for ¡(i ¡in ¡v) ¡{ ¡ ¡command1 ¡ ¡command2 ¡ } ¡ If/else ¡statement ¡ ¡ if ¡cond ¡ if ¡(cond) ¡{ ¡ ¡command1 ¡ ¡command1 ¡ ¡command2 ¡ ¡command2 ¡ else ¡ } ¡else ¡{ ¡ ¡command3 ¡ ¡command3 ¡ ¡command4 ¡ ¡command4 ¡ end ¡ } ¡ MATLAB ¡also ¡has ¡the ¡elseif ¡ R ¡uses ¡chained ¡“else ¡if” ¡ statement. ¡ statements. ¡ ifelse () ¡func,on ¡ ¡ > ¡print(ifelse(c(T,F), ¡2, ¡3)) ¡ [1] ¡2 ¡3 ¡

Help! ¡ Task ¡ Get ¡help ¡on ¡a ¡func,on ¡ help ¡fminsearch ¡ help(pmin) ¡ ¡or ¡ ?pmin ¡ Search ¡the ¡help ¡for ¡a ¡word ¡ lookfor ¡inverse ¡ ??inverse ¡ Describe ¡a ¡variable ¡ class(a) ¡ class(a) ¡ str(a) ¡ Show ¡variables ¡in ¡environment ¡ who ¡ ls() ¡ Underlying ¡type ¡of ¡variable ¡ whos(‘a’) ¡ typeof(a) ¡

Example: ¡k-­‑means ¡clustering ¡of ¡Fisher ¡Iris ¡data ¡ Fisher ¡Iris ¡Dataset ¡ sepal_length,sepal_width,petal_length,petal_width,species ¡ 5.1,3.5,1.4,0.2,setosa ¡ 4.9,3.0,1.4,0.2,setosa ¡ 4.7,3.2,1.3,0.2,setosa ¡ 4.6,3.1,1.5,0.2,setosa ¡ … ¡

Matlab ¡and ¡R ¡as ¡programming ¡languages ¡ Scrip,ng, ¡real-­‑,me ¡analysis ¡ Scrip,ng, ¡real-­‑,me ¡analysis ¡ File-­‑based ¡environments ¡ Files ¡unimportant ¡ Impera,ve ¡programming ¡style ¡ Func,onal ¡programming ¡style ¡(impure) ¡ Sta,cally ¡scoped ¡ Dynamically ¡scoped ¡ Func,ons ¡with ¡mul,ple ¡return ¡values ¡ Func,ons ¡with ¡named ¡arguments, ¡lazy ¡ evalua,on ¡ Evolving ¡OOP ¡system ¡ Mul,ple ¡compe,ng ¡OOP ¡systems ¡ Can ¡be ¡compiled ¡ Cannot ¡be ¡compiled ¡ Large ¡library ¡of ¡func,ons ¡ Large ¡library ¡of ¡func,ons ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Professional ¡developed, ¡cost ¡money ¡ Varying ¡quality ¡and ¡support ¡ Can ¡embed ¡(in) ¡many ¡other ¡languages ¡ Can ¡embed ¡(in) ¡many ¡other ¡languages ¡