《R语言与生物统计应用》课程实验指导书

R语言与生物统计应用

R 语言与生物统计应用

目录初识R语言.12常用统计量的计算与统计表的绘制..193.概率与概率分布..384.假设检验...455.卡方检验....556.方差分析....4.1直线回归与相关性分析...778.试验设计..851

1 目 录 1. 初识 R 语言 .1 2. 常用统计量的计算与统计表的绘制.19 3. 概率与概率分布.38 4. 假设检验.45 5. 卡方检验.55 6. 方差分析.64 7. 直线回归与相关性分析.77 8. 试验设计.85

第一章初识R软件第一节实验目的1.对R软件有初步的认识，会下载和安装R软件。2.认识R的菜单栏、工具栏，能够熟练R常用的操作。第二节R软件的简介R是一个开源的统计编程环境，是一种统计软件，是一套完整的数据处理、计算和制图软件系统。其功能包括：数据存储和处理系统，数组运算工具，完整连贯的统计分析工具，优秀的统计制图功能。简便而强大的编程语言，可操作的输入输出，可实现分支、循环，用户可自定义功能。Ross IhakaRobertGentleman图1.1R软件创始人R软件最早是由Auckland大学统计系的RobertGentleman和RossIhaka在1995年开始编制。目前由一个庞大并且活跃的全球性研究型社区维护，他们完全自愿、工作努力负责，并将全球优秀的统计程序包，以及一些集成的统计工具和各类数学计算、统计计算的函数提供给我们。用户只需根据统计模型，指定相应的数据库及相关的参数，便可灵活机动的进行数据分析等工作，甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。使用R软件可以简化你的数据分析过程，从数据的存取到计算结果的生成，R软件提供了更加方便的计算工具，帮助用户做出更好的决策。同时，通过R软件的许多内嵌统计函数，用户可以很容易学习和掌握R软件的语法，也可以编制自已的函数来扩展现有的R语言。由于R的开源性，全球相当多的统计学家都在为R贡献自已的新成果和发现，所以R软件的更新速度很快，一般半年会有一个新版本。截止2018年6月，R最新的版本是3.5.0。1

1 第一章 初识 R 软件 第一节 实验目的 1. 对 R 软件有初步的认识，会下载和安装 R 软件。 2. 认识 R 的菜单栏、工具栏，能够熟练 R 常用的操作。 第二节 R 软件的简介 R 是一个开源的统计编程环境，是一种统计软件，是一套完整的数据处理、 计算和制图软件系统。其功能包括：数据存储和处理系统，数组运算工具，完整 连贯的统计分析工具，优秀的统计制图功能。简便而强大的编程语言，可操作的 输入输出，可实现分支、循环，用户可自定义功能。 图 1.1 R 软件创始人 R 软件最早是由 Auckland 大学统计系的 Robert Gentleman 和 Ross Ihaka 在 1995 年开始编制。目前由一个庞大并且活跃的全球性研究型社区维护，他们完 全自愿、工作努力负责，并将全球优秀的统计程序包，以及一些集成的统计工具 和各类数学计算、统计计算的函数提供给我们。用户只需根据统计模型，指定相 应的数据库及相关的参数，便可灵活机动的进行数据分析等工作，甚至创造出符 合需要的新的统计计算方法。使用 R 软件可以简化你的数据分析过程，从数据 的存取到计算结果的生成，R 软件提供了更加方便的计算工具，帮助用户做出更 好的决策。同时，通过 R 软件的许多内嵌统计函数，用户可以很容易学习和掌 握 R 软件的语法，也可以编制自己的函数来扩展现有的 R 语言。由于 R 的开源 性，全球相当多的统计学家都在为 R 贡献自己的新成果和发现，所以 R 软件的 更新速度很快，一般半年会有一个新版本。截止 2018 年 6 月，R 最新的版本是 3.5.0

R软件的应用面非常广。目前R网站上可下载的程序包大约有两千多个，涵盖了基础统计学、生态学、生物信息学、经济学、社会学、空间分析等诸多方面。其功能包括数据输入、数据分析、数据管理、数据检查、图像显示、报表生成市场研究、统计计算、建立预测模型等，可用来解决自然科学和社会科学中的很多问题。第三节R软件的下载和安装一、R的下载步骤1.进入网站：http:/www.r-project.org，点击其中的“downloadR”，如图1.2所示。https://www.f-project.orgTheRProjectforStatisticalComputing点击downloadR[HomeGettingStartedDownloadRisafreesoftwareenvironmentforstatisticalcomputingandgrpohics.Itcomplles andruns onawideCRANvarietyofUNIXplaforms,Windows andMacOs.TodownloadR.please chooseyourpreferredCRANmirror.RProjectIf youhavequestionsaboutRlikehowtodownloadand installthe software.orwhatthelicensetemsAboutRare.pleaseread ouranswersto frequentlyaskedquestionsbeforeyousend an emallLogoContributorsNewsWhat's New?Reporting BugsThe R Foundation has been awarded the Personality/Organization of the year 2018 award by theDevelopmentSiteprofessional association of Geman market and social researchersConferencesSearchRversion 3.5.1 (Feather Spray) prereleaseversions wll appear starting Friday2018-06-22FinalreleaseisscheduledforMonday2018-0702.RFoundationRversion3.5.0(Joy in Playing)has been released on 2018-04-23.FoundationNewsviaTwitterBoardMembersNewsfromtheRFoundatinnDonors图1.2R软件下载界面（1）2.如果是第一次进入R官网，并按上述点击，则网站会提示您选择一个下载镜像。如果在国内的话，选择“China”下面的某个镜像就可以了，如图1.3和图1.4所示。2

2 R 软件的应用面非常广。目前 R 网站上可下载的程序包大约有两千多个，涵 盖了基础统计学、生态学、生物信息学、经济学、社会学、空间分析等诸多方面。 其功能包括数据输入、数据分析、数据管理、数据检查、图像显示、报表生成、 市场研究、统计计算、建立预测模型等，可用来解决自然科学和社会科学中的很 多问题。 第三节 R 软件的下载和安装 一、R 的下载步骤 1.进入网站:http://www.r-project.org，点击其中的“download R”，如图 1.2 所示。 图 1.2 R 软件下载界面（1） 2.如果是第一次进入 R 官网，并按上述点击，则网站会提示您选择一个下载 镜像。如果在国内的话，选择“China”下面的某个镜像就可以了，如图 1.3 和 图 1.4 所示

U口RCRAN-MirrorsX+O☆ehtps:/cranrprojectorg/mirorshtml04.X.0m.0.8口5-CRAN MirrorsTheComprehensive RArchiveNetwork is availableatthe folloving URLs,please choosea location closeto you.Some statisticsonthe status of the mirrors can be found here;main nse,windous release, windows old releaseIf you want to host a new mirror at your institution, please have a look at the CRAN Xirror HOBToO-CloudAutomatic redirection to servers worldwide, currentlyhttns://sioud r-pra iest oralsponsored by RstudioAutomatic redirection to servers woridwide, currentlyhttnA//cloud.roroiect-orgsponsoredbyRstudioAlgeriahttnsi//srancusth. dzUniversity of Science and Technology Houari Boumedienehttn-//cran.Jiathh.da/University of Science and Technology Houari BoumedieneArgentinaUniversidad Nacional de La Platahtto://miror.fcasln.unln.edu.ar/CRANAustraliaCSIROhttna:cran.csiro.anCSIROhttn://cran.sairo.au.AARNEThttpa://nirror-aarnet.edu.au/pub/CRAN/School of Mathematics and Statistics, University of Melbournehttns:/cran.ms.uninelh.ed.au.httnsCurtin University of Technologyan.curtin.edu.an.Austriahttnss/ieran m agiatzWirtschaftsuniversitat WienWirtschaftsuniversitat Wienbttp.cran..ac.am图1.3R软件下载界面（2)x+RCRAN-MifrorsO口☆0https://cran.r-projectorg/mrrors.htrnlCfV口·X·网·chttp://cran.utstat.utoronto.caUniversity of TorontoChilePontificia Universidad Catolica de Chile, Santiagohttps://dirichlet.mat.puc.cl/http://dirichiet.mat.pme.cllPontificia Universidad Catolica de Chile, SantiagoDepartamento de Ciencias de la Computacion, Universidad dehttns://cran.dcc.uchilecl/选择China下的某个镜像ChinaTUNA Team, Tsinghua Universityhttps://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CRAN/htto//mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CRAN.TUNA Team, Tsinghua Universityhttns.//mirors.ustc.edu.cn/CRAN/University of Science and Technology of Chinahttp://mirrors.ustc.edu.cn/CRAN/University of Science and Technology of Chinahttps.//mirrors.eliteu.cn/CRAN/Elite EducationLanzhou University Open Source Societyhttps://mirror./zu.edu.cn/CRAN/http.//mtorora/zu.edu.cn/CR.N/Lanzhou University Open Source Societyhttpsa//mirors.tongiikedu.cn/CRAN/Tongji Universityhttns://mirrors.shu.edh.cn/CRAN/Shanghai UniversityColombiahttns.//www.icesi.edu.co/RANIcesi Universityhttp///www.i.cesi.edu.co/CRANIcesi University图1.4R软件下载界面（3）3.点击DownloadRforwindows，并按照提示进行后续操作，即可下载得到在Windows操作系统上运行的R语言软件，如图1.5所示。如果需要其他操作系统的R语言软件，如MacOSX或Linux等，读者可以选择相应的链接。m

3 图 1.3 R 软件下载界面（2） 图 1.4 R 软件下载界面（3） 3.点击 Download R for windows，并按照提示进行后续操作，即可下载得到在 Windows 操作系统上运行的 R 语言软件，如图 1.5 所示。如果需要其他操作系统 的 R 语言软件，如 MacOS X 或 Linux 等，读者可以选择相应的链接

The Comprehensive R Archive NetworkDownload and Install RPrecompiled binary distributions of the base system and contributed packages, Windows and Mac users most likely want one ofthese versionsofR:.Download R for Linux点击DownloadRforWindows.Download Rfor (Mac) OS X.DownloadRforWndowsR is part ofmany Linux distributions, you should check with yourLinux package management system in addition to the link aboveSource Code for all PlatformsWindows and Mac users most likely want to download the precompiled binaries listed in the upper box, not the source code. The sources haveto be compiled before you can use them. If you do not know what this means, you probably do not want to do it!. The latest release (2018-04-23, Joy in Playing) R-3.5.0.tar.gz, read what's new in the latest version..Sources of R alpha and beta releases (daily snapshots, created only in time periods before a planned release).Daily snapshots of current patched and development versions are available here. Please read about new features and bug fixes beforefiling corresponding feature requests or bug reports.. Source code of older versions of R is available here.. Contributed extension packagesQuestions About RIfyouhavequestions aboutRlikehowtodownload and installthesofware,orwhatthelicensetermsarepleasereadouranswerstofrequently asked questions before you send an email.图1.5R软件下载界面（4）4.点击installRforthefisttime，如图1.6所示。R for windowsx 点击"install Rfor the fist time"Subdirectories:BinariesforbaseditibutionThiswhatyouwanistallRfortefittmebaseBinaries of contributed CRAN packages (for R >=2.13.x: managed by Uwe Ligges).There is also information on third partycontribgofware available for CRAN Windows services and corresponding environment and make variablesold contribBinaries of contributed CRAN packages for outdated versions ofR (for R2.13.x; managed by Uwe Ligges).RroolsTools to build R and R packages. This is what you want to build your own packages on Windows, or to build R itself.PleasedonotsubmitbinriesoCRANPackagedeelopersmighwanocontactUeLigesdiretlyncaseofquesion/uggestionreladoWinowsbinrieYou may also want to read the R FAQ and R for Windows FAQ.Note: CRAN does some checks on these binaries for viruses, but cannot give guarantees, Use the normal precautions with downloaded executables图1.6R软件下载界面（5）5.点击DownloadR3.5.0forWindows,即可下载所需的R软件，如图1.7所示。4

4 图 1.5 R 软件下载界面（4） 4.点击 install R for the fist time，如图 1.6 所示。 图 1.6 R 软件下载界面（5） 5.点击 Download R 3.5.0 for Windows,即可下载所需的 R 软件，如图 1.7 所示

R-3.5.0forwindows(32/64bit)Download R3.5.0 for Windows (62 megabytes, 32/64 bin)Instalation and other instnuctions点击"Download R3.5.0forWindowsMewfeatures.in.this.versionIf vou want to double-clbeck that the pacouhavedownloadedmatchesthepackagedistributedbyCRAN,youn comparethemd5sum oftheexetothefingerprintoomasterserver.Youwill needaversion ofmdSsum forwindows:bothgraphical andommand lineversionsareavailablFrequently asked questionsDoes Rnin under my version of Windows?s in my previous version ofR?How do Lupdate packasShouldIrun32-bitor64-bitRPlease see the RFAQ for gd the R Windows FAQ for WindoOther buiids Patches to this release are incorporated in the e-patched snapshot build.A build of the development version (which will eventually become tbe next major release ofR) is available in the r-devel snapsbot build.Previous releasesNotesters: A stable link which willredirect to the current Windows binary release isCRANMIRRORbin/windows/base/release.htm图1.7R软件下载界面（6)二、R的安装步骤1.以R-3.5.0-win.exe为讲解R安装的过程。下载得到R-3.5.0-win.exe以后，双击它，启动安装程序，如图1.8所示。管理文件主页共亭查美剪切新建项目田全部选择面X口打开、-广V个轻松访间，品全部取消复制路径窗编纸国定到复制粘贴移动到复制到副除重命名新建属性自粘贴快捷方式反向选择历史记录快速访同文件夹贴板组织新建打开选择个重此电脑新加卷（F)RtongjiRmulu点击图标，启动R安装程序名称日期类型标记大小★快速访问R-3.5.0-win2018/6/26-11:15应用程序81,399KB桌面tu6JPG文件121KB2018/6/26.11:11下载★tu5JPG文件92KB2018/6/26.11:08文档*回tu42018/6/2611:01JPG文件144KB图片★tu3JPG文件120KB2018/6/26:10:54aRmulu tu2.22018/6/26 10:46JPG文件134 KBR语言书tu1.1.1JPG文件100 KB2018/6/26 10:36 tu1.12018/6/2610:26JPG文件173KBtu2JPG文件135KB2018/6/2610:13tul2018/6/2610:07JPG文性125KB图1.8R软件安装界面（1）2.选择需要的语言，这里使用“中文（简体）”，点击“确定”，如图1.9所示。5

5 图 1.7 R 软件下载界面（6） 二、R 的安装步骤 1.以 R-3.5.0-win.exe 为讲解 R 安装的过程。下载得到 R-3.5.0-win.exe 以后， 双击它，启动安装程序，如图 1.8 所示。 图 1.8 R 软件安装界面（1） 2.选择需要的语言，这里使用“中文（简体）”，点击“确定”，如图 1.9 所示

X选择语言选择安装时使用语言：口G中文（简体）2确定取消图1.9R软件安装界面（2)3.点击下一步，如图1.10所示。安装向导-RforWindows3.5.0口X信息R请阅读以下重要信息再进入下一步。准备好维续安装后，点击“下一步”。GNU GENERAL PUBLIC LICENSEAVersion 2, Jume 1991Copyright (C)1989,1991Free SoftwareFoundation,Inc.51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA02110-1301USAEveryone is permitted to copy and distribute verbatim copiesof this license docunent, but changing it is not allowed.PreambleVThe licenses for most softvare aredesienedto take avavvour下一步（)））取消图1.10R软件安装界面（3）4.按照对话框提示，选择R软件安装目录。如需更改安装目录，可点击浏览进行调整，如图1.11所示。6

6 图 1.9 R 软件安装界面（2） 3.点击下一步，如图 1.10 所示。 图 1.10 R 软件安装界面（3） 4.按照对话框提示，选择 R 软件安装目录。如需更改安装目录，可点击浏览， 进行调整，如图 1.11 所示

安装向导-RforWindows3.5.0X口选择安装位置R将Rforwindows3.5.0安装到何处？安装向导将把R for windows3.5.0安装到以下文件夹中。点击“下一步”维续。如果您要选择不同的文件夹，请点击“测览”。F:VR\R-3.5.0浏览（R）必须至少有1.2兆字节（IB）的闲置磁盘空间。上一步（B）下一步（)））取消图1.11R软件安装界面（4）5.选择需要安装的R组件，其中Corefiles和Messagetranslations为默认选项根据操作系统选择32位或64位文件之一即可，如图1.12所示。安装向导-RforWindows3.5.0X口选择组件R要安装哪些组件？请选择要安装的组件，清除不要安装的组件。准备好后点击“下一步”。用户安装84.6兆字节（MB）Core Files49.5兆字节（MB）32-bit Files64-bitFiles51.3兆字节（MB）Message translations7.3兆字节（MB）目前所选组件要求至少193.5兆字节（IB）磁盘空间。<上一步（B)下一步（N)》取消图1.12R软件安装界面（5）6.指定安装程序，可自行设定或默认安装，本例选择默认安装，如图1.13所示。7

7 图 1.11 R 软件安装界面（4） 5.选择需要安装的 R 组件，其中 Core files 和 Message translations 为默认选项， 根据操作系统选择 32 位或 64 位文件之一即可，如图 1.12 所示。 图 1.12 R 软件安装界面（5） 6.指定安装程序，可自行设定或默认安装，本例选择默认安装，如图 1.13 所示

安装向导-RforWindows3.5.0XL启动选项R你想自定义启动选项吗？请选yes或no，然后再点击NextOYes（自定义启动）ONo（接受默认选项）<上一步（B）下一步（N））取消图1.133R软件安装界面（6)7.选择是否在桌面创建快捷方式，如图1.14所示，并点击下一步出现正在安装界面，如图1.15所示。安装向导-RforWindows3.5.0口X选择附加任务R要执行哪些附加任务？请选择安装RforWindows3.5.0时需要执行的附加任务，然后点击“下一步”。附加快捷方式：口创建桌面快捷方式（D)）■创建快速启动栏快捷方式（Q）登記册记录项版本信息保存于注册表内。把R程序同.RData文件联合起来【上一步（B)下一步（）取消图1.14R软件安装界面（7）8

8 图 1.13 R 软件安装界面（6） 7.选择是否在桌面创建快捷方式，如图 1.14 所示，并点击下一步出现正在安 装界面，如图 1.15 所示。 图 1.14 R 软件安装界面（7）