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Parte do livro Introdução à análise de dados com R. Este trabalho está em andamento.  Volte para ver atualizações

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Essa frase não vai fazer muito sentido agora, mas é bom você já começar a tê-la em mente: no R, praticamente tudo o que existe na sua área de trabalho é um “objeto”. E praticamente tudo o que acontece na sua área de trabalho é resultado de uma função.

Nesta seção veremos um pouco sobre o objeto mais básico do R, o vetor, e como gerenciar sua érea de trabalho. Aprenderemos, basicamente, algumas formas de criar e remover um objeto (no caso um vetor), como verificar suas propriedades e alterar seus elementos. Ao final veremos como salvar e carregar sua área de trabalho e/ou objetos específicos.

Criando objetos: assignment operators

Durante o uso do R, você irá criar e guardar objetos com um nome, por exemplo:

x1 <- 10 # atribui o valor 10 à variável x1
x1

## [1] 10

O operador <- é conhecido como “assignment operator” e, no caso acima, atribuiu o valor 10 a um objeto de nome x1 (no caso, um vetor). Na maior parte das vezes, o operador = é equivalente a <-. Vejamos:

x2 = 20 # atribui o valor 20 à variável x2
x2

## [1] 20

Neste livro recomendaremos o uso do <- pois ele funciona sempre como atribuição. O operador = é usado para definir argumentos dentro de um função e, assim, seu comportamento pode ser diferente de uma atribuição em certos casos (veremos isso mais a frente). Contudo, na maior parte das vezes o uso de = e <- é indiferente, então desde que você seja consistente, escolha a forma que mais lhe agradar.

Estudaremos funções mais a fundo em outra seção, mas, é importante desde já ter a idéia de que o assignment operator <- nada mais é do que uma função. Para se chamar uma função utiliza-se seu nome seguido dos argumentos entre parênteses, isto é, funcao(argumento1, argumento2, ...).

Dessa forma, poderíamos ter chamado o operado <- com a sintaxe de uma função (usando os backticks para auxiliar). Isto é, o comando:

`<-`("x1", 10)

É equivalente a

x1 <- 10

Não se preocupe se você não estiver entendendo tudo agora, mais para frente esses detalhes passarão a fazer mais sentido.

Além do =, outra função que é de certo modo equivalente a <- é a função assign(), que toma a forma assign("nomeObjeto", valorObjeto).

# cria a variável x3 com o valor 4
assign("x3", 4)
x3

## [1] 4

# veja que é equivalente a x3 <- 4
x3 <- 4
x3

## [1] 4

Uma vez que você atribuiu uma variável a um nome, você pode utilizá-la em operações e funções utilizando seu nome.

x1 + x2 + x3 # soma x1,x2,x3

## [1] 34

x1/x2 # divide x1 por x2

## [1] 0.5

x1 * x2 # multiplica x1 por x2

## [1] 200

E você pode guardar os resultados dessas operações em outras variáveis:

y <- x1*x2 + x3 #cria y com o resultado de x1*x2 + x3
y

## [1] 204

Nomes de variáveis

O R é case sensitive – isto é, letras maiúsculas e minúsculas são diferenciadas – portanto x1 (com x minúsculo) e X1 (com x maiúsculo) são objetos diferentes.

X1 # O R não vai encontrar, pois não criamos X1 com X maiúsculo.

## Error in eval(expr, envir, enclos): objeto 'X1' não encontrado

x1 # Encontra normalmente

## [1] 10

Os nomes dos objetos no R podem conter combinações arbitrárias de números, textos, bem como ponto ( . ) e underscore ( _ ). Entretanto, os nomes não podem começar com números ou underscore.

a1_B2.c15 <- "variável com nome estranho"
a1_B2.c15

## [1] "variável com nome estranho"

_x <- 1 # erro, pois começa com underscore
1var <- 1 # erro, pois começa com número

Existem alguns caracteres reservados que também não podem ser utilizados no início dos nomes (como operadores matemáricos +, -,), mas o R é bastante flexível, e todas essas regras podem ser “burladas” se você utilizar backticks ( ).

`_x` <- 1 # agora funciona
`+variavel` <- 100 # funciona
`1var` <- 1 #  funciona

Concatenando valores

Até agora construimos vetores com apenas um elemento. Uma das formas de construir um vetor com mais elementos é concatenando uma quantidade arbitrária de objetos com a função c().

x3 <- c(x1, 2, 3, x2) # concatena x1, 2, 3 e x2.
x3

## [1] 10  2  3 20

x4 <- c("a", "b","c") # concatena "a", "b" e "c"
x4

## [1] "a" "b" "c"

Classes de vetores

No R, a estrutura mais simples de dados é um vetor. Os vetores no R podem ser, entre outros, de classes: numeric (números de ponto flutuante), integer (número inteiro), complex (número complexo), character (texto), logical (lógicos, booleanos). Há também datas e fatores, que discutiremos mais a frente. Os objetos x1 e x2, por exemplo, são vetores numéricos de tamanho 1

Criemos alguns vetores para cada uma dessas classes:

numero <- c(546.90, 10, 789)

# note o L
inteiro <- c(1L, 98L) 

# note o i
complexo <- c(20i, 2+9i) 

# notem as aspas
texto <- c("Um texto de exemplo", "outro texto", "mais texto")

# sempre maiúsculo
logico <- c(TRUE, FALSE, TRUE)

Note que inteiros são criados seguidos de um L maiúsculo. Números complexos são seguidos de um i minúsculo. Textos podem ser criados com aspas duplas ("texto") ou simples ('texto'). Vetores lógicos são criados pelas palavras TRUE ou FALSE, sempre em maiúsculo (e podem ser abreviados para T ou F, mas não recomendamos).

A função class() é útil para identificar a classe de um determinado objeto. Verifiquemos as classes dos objetos que acabamos de criar:

class(numero)

## [1] "numeric"

class(inteiro)

## [1] "integer"

class(complexo)

## [1] "complex"

class(texto)

## [1] "character"

class(logico)

## [1] "logical"

Você pode testar se um vetor é de determinada classe com as funções is.xxx (sendo “xxx” a classe). Por exemplo:

is.numeric(numero)

## [1] TRUE

is.character(numero)

## [1] FALSE

is.character(texto)

## [1] TRUE

is.logical(texto)

## [1] FALSE

E você também pode forçar a conversão de um vetor de uma classe para outra com as funções as.xxx (sendo “xxx” a classe). Entretanto, nem sempre essa conversão faz sentido, e pode resultar em erros ou NA’s (veremos NA’s mais a frente). Por exemplo:

as.character(numero) # Vira texto

## [1] "546.9" "10"    "789"

as.numeric(logico) # TRUE -> 1, FALSE -> 0

## [1] 1 0 1

as.numeric(texto) # Não faz sentido

## Warning: NAs introduzidos por coerção

## [1] NA NA NA

as.numeric("1012312") # Faz sentido

## [1] 1012312

Estrutura e tamanho de um objeto

Para ver a estrutura de um objeto, use a função str(). Esta é uma função simples, mas talvez uma das mais úteis do R.

Vejamos um exemplo simples, a estrutura do objeto x3

str(x3)

##  num [1:4] 10 2 3 20

Note que o resultado de str() fornece várias informações: trata-se de um vetor numérico (num), com 4 elementos ([1:4]) e os primeiros elementos do vetor são (10 2 3 20).

Se você estiver utilizando o RStudio, um resumo dessa mesma informação já estará aparcendo no seu canto superior direito.

Teste o resultado de str() em alguns dos outros objetos que criamos e repare nos resultados:

str(x1)

##  num 10

str(x4)

##  chr [1:3] "a" "b" "c"

str(numero)

##  num [1:3] 547 10 789

str(inteiro)

##  int [1:2] 1 98

str(complexo)

##  cplx [1:2] 0+20i 2+9i

str(texto)

##  chr [1:3] "Um texto de exemplo" "outro texto" "mais texto"

str(logico)

##  logi [1:3] TRUE FALSE TRUE

Para obter o tamanho de um objeto, utilize a função length(). Note que comandos no R podem ser colocados na mesma linha se separados por ponto-e-vírgula (;).

length(x1)

## [1] 1

length(x3)

## [1] 4

length(x4)

## [1] 3

length(numero); length(inteiro)

## [1] 3

## [1] 2

Elementos de um vetor

Você pode acessar elementos de um vetor por meio de colchetes [ ] e sua posição.

numero[1] # apenas primeiro elemento do vetor número

## [1] 546.9

numero[c(1,2)] # elementos 1 e 2

## [1] 546.9  10.0

numero[c(1,3)] # elementos 1 e 3

## [1] 546.9 789.0

numero[c(3,1,2)] # troca de posição

## [1] 789.0 546.9  10.0

Índices negativos podem ser utilizados para selecionar todos os demais elementos de um vetor, exceto aquele que está no índice. Por exemplo:

# seleciona todos os elementos menos o primeiro
numero[-1]

## [1]  10 789

numero[-c(1,2)] # todos menos 1 e 2

## [1] 789

numero[-c(1,3)] # todos menos 1 e 3

## [1] 10

numero[-3] # todos menos 3

## [1] 546.9  10.0

Nomes dos elementos

Objetos podem ter seus elementos nomeados. A função names() nos dá os nomes desses elementos:

names(numero)

## NULL

Note que o resultado foi NULL pois os elementos do vetor numero ainda não foram nomeados. Façamos isso, portanto, utilizando a função names()<-

numero

## [1] 546.9  10.0 789.0

names(numero) <- c("numero1", "numero2", "numero3")
numero

## numero1 numero2 numero3
##   546.9    10.0   789.0

Agora, além de acessar o elemento do vetor pela posição, pode-se utilizar seu nome.

# seleciona o elemento de nome "numero1"
numero["numero1"]

## numero1
##   546.9

# seleciona o elemento de nome "numero2"
numero["numero2"]

## numero2
##      10

# seleciona o elemento de nome "numero3"
numero["numero3"]

## numero3
##     789

# seleciona os elementos de nome "numero1" e "numero3"
numero[c("numero1", "numero3")]

## numero1 numero3
##   546.9   789.0

Alterando elementos

Com o assignment operator e o colchetes, consegue-se alterar apeans alguns elementos específicos de um vetor.

Você pode fazer isso utilizando índices numéricos:

numero

## numero1 numero2 numero3
##   546.9    10.0   789.0

numero[1] <- 100 # altera elemento 1 para 100
numero

## numero1 numero2 numero3
##     100      10     789

numero[2:3] <- c(12.3, -10) # altera elementos 2 e 3
numero

## numero1 numero2 numero3
##   100.0    12.3   -10.0

O que ocorre se você colocar um índice maior do que o tamanho do vetor? O R estende o vetor até o tamanho do índice, e preenche os valores restantes com NA (veremos mais sobre NA a frente):

numero[10] <- 50 # o vetor número não tem 10 elementos...
numero # ao elemento 10 foi atribuido o valor 50 e o restante foi preenchido com NA

## numero1 numero2 numero3
##   100.0    12.3   -10.0      NA      NA      NA      NA      NA      NA
##
##    50.0

Como deletar um elemento de um vetor? Basta usar o índice negativo e sobrescrever o resultado:

logico # 3 elementos

## [1]  TRUE FALSE  TRUE

logico <- logico[-2] # deletamos o segundo elemento
logico

## [1] TRUE TRUE

Você também pode modificar o vetor utilizando os nomes dos elementos:

numero["numero3"] <- 431
numero

## numero1 numero2 numero3
##   100.0    12.3   431.0      NA      NA      NA      NA      NA      NA
##
##    50.0

numero[c("numero1", "numero2")] <- c(-100, 100)
numero

## numero1 numero2 numero3
##    -100     100     431      NA      NA      NA      NA      NA      NA
##
##      50

Ordenando um vetor

A função order() retorna um vetor com as posições para que um objeto fique em ordem crescente.

order(numero) # indices

##  [1]  1 10  2  3  4  5  6  7  8  9

numero[order(numero)] # ordena numero

## numero1         numero2 numero3
##    -100      50     100     431      NA      NA      NA      NA      NA
##
##      NA

A função sort() retorna o vetor ordenado.

sort(numero)

## numero1         numero2 numero3
##    -100      50     100     431

As duas funções tem o parâmetro decreasing que, quando TRUE, retornam o vetor de em ordem decrescente.

Encontrando e removendo objetos

Para listar todos os objetos que estão na sua área de trabalho, você pode usar a função ls() ou objects().

ls()

##  [1] "_x"        "+variavel" "1var"      "a1_B2.c15" "complexo"
##  [6] "inteiro"   "logico"    "numero"    "texto"     "x1"
## [11] "x2"        "x3"        "x4"        "y"

objects()

##  [1] "_x"        "+variavel" "1var"      "a1_B2.c15" "complexo"
##  [6] "inteiro"   "logico"    "numero"    "texto"     "x1"
## [11] "x2"        "x3"        "x4"        "y"

Note que apareceram todos os objetos que criamos.

A função rm(objeto) remove um objeto da área de trabalho.

rm(x3) # remove o objeto x3 da área de trabalho
x3 # não encontrará o objeto

## Error in eval(expr, envir, enclos): objeto 'x3' não encontrado

ls() # note que x3 não aparecerá na lista de objetos

##  [1] "_x"        "+variavel" "1var"      "a1_B2.c15" "complexo"
##  [6] "inteiro"   "logico"    "numero"    "texto"     "x1"
## [11] "x2"        "x4"        "y"

Voltando à função ls(), note que o que ela retorna também é um objeto: é um vetor de tipo “texto”, ou, como vimos, na terminologia do R, do tipo “character”. Este resultado pode ser atribuído a um objeto e armazenado na área de trabalho.

lista_obj <- ls() # guarda o resultado de ls() na variável lista_obj
lista_obj

##  [1] "_x"        "+variavel" "1var"      "a1_B2.c15" "complexo"
##  [6] "inteiro"   "logico"    "numero"    "texto"     "x1"
## [11] "x2"        "x4"        "y"

ls()

##  [1] "_x"        "+variavel" "1var"      "a1_B2.c15" "complexo"
##  [6] "inteiro"   "lista_obj" "logico"    "numero"    "texto"
## [11] "x1"        "x2"        "x4"        "y"

Isto pode ser interessante pois a função rm() aceita um parâmetro de texto (list) para remover objetos. Por exemplo:

rm(list=lista_obj) # remove todos os objetos que estão na lista_obj
ls() # note que sobrou apenas lista_obj

## [1] "lista_obj"

Desta forma, um atalho para remover todos os objetos da sua área de trabalho é rm(list = ls()).

A função ls() também aceita um parâmetro (pattern) que define um padrão na busca dos objetos no ambiente de trabalho. O pattern é bem flexível e inclusive aceita expressões regulares (veremos expressões regulares mais a frente). Por exemplo, o comando ls(pattern="y") irá buscar todas as variáveis que contenham “y” no seu nome.

Buscando apenas as variáveis que contenham “y” no nome:

x1 <- 1:10 #  x1 números de 1 a 10
x2 <- c(2, 4,9); y1 <- 50; y2 <- 10 # ; comandos na mesma linha
ls() # lista tudo

## [1] "lista_obj" "x1"        "x2"        "y1"        "y2"

ls(pattern="y") # lista somente y1 e y2

## [1] "y1" "y2"

Combinando este recurso do ls() com o rm() você pode remover apenas certos objetos.

rm(list=ls(pattern="y")) #remove todos os objetos que contenham "y".
ls()

## [1] "lista_obj" "x1"        "x2"

Salvando e carregando objetos

Para salvar uma cópia da sua área de trabalho você pode utilizar a função save.image():

# salva a área de trabalho no arquivo "aula_1.RData"
save.image(file="aula_1.RData")

Agora você pode recuperar todos os objetos com load().

# vamos remover todos os objetos da área de trabalho
rm(list=ls())
ls() # não encontra nada

## character(0)

load(file="aula_1.RData")
ls() # note que os objetos foram carregados

##  [1] "dados_2010_11_10" "dados_2013_11_10" "encoding"
##  [4] "input"            "novembro"         "out"
##  [7] "outubro"          "publish"          "shortcode"
## [10] "title"

Com a função save() é possível salvar apenas um ou um conjunto de objetos.

# simula 100 obs de uma normal(10, 2)
sim_normal <- rnorm(100, mean=10, sd=2)

# salva no arquivo sim_normal.RData e remove da área de trabalho
save(sim_normal, file="sim_normal.RData")
rm(sim_normal)
ls() # sim_normal não aparece

##  [1] "dados_2010_11_10" "dados_2013_11_10" "encoding"
##  [4] "input"            "novembro"         "out"
##  [7] "outubro"          "publish"          "shortcode"
## [10] "title"

# carrega sim_normal.RData
load(file="sim_normal.RData")
ls() # sim_normal aparece

##  [1] "dados_2010_11_10" "dados_2013_11_10" "encoding"
##  [4] "input"            "novembro"         "out"
##  [7] "outubro"          "publish"          "shortcode"
## [10] "sim_normal"       "title"

Estas operações podem ser realizadas com o botão de salvar no canto direito do RStudio.

Outro conjunto de funções para salvar e ler objetos do R são saveRDS() e readRDS(). Uma das principais diferenças com relação a save() e load() é que, enquanto estas salvam e carregam os objetos com o seu nome original, as funções RDS permitem a você carregar o objeto com um nome diferente.

saveRDS(sim_normal, file="sim_normal.rds")
rm(sim_normal)
### carrega sim_normal.rds em um objeto com nome diferente ###
simulacao <- readRDS("sim_normal.rds")
ls()

##  [1] "dados_2010_11_10" "dados_2013_11_10" "encoding"
##  [4] "input"            "novembro"         "out"
##  [7] "outubro"          "publish"          "shortcode"
## [10] "simulacao"        "title"

Exercícios

Agora é sua vez.

• Remova todos os objetos do ambiente de trabalho.
• Crie objetos com nomes dados_2010_10_10, dados_2010_11_10, dados_2013_10_10, dados_2013_11_10. Faça com que os objetos sejam do tipo numérico, character, lógico e inteiro. Verifique a classe e a estrutura dos objetos criados.
• Use ls() para listar apenas os dados de Novembro. E depois para listar apenas os dados de Outubro. Use rm() para remover apenas os dados de outubro (dica: você vai precisar do resultado de ls()).
• Salve sua area de trabalho com o nome exercicio_objetos.RData. Salve apenas dados_2010_11_10 com o nome dados_2010_11_10.RData.

Soluções

rm(list=ls()) # remove todos os objetos

dados_2010_10_10 <- 10.5
dados_2010_11_10 <- "texto"
dados_2013_10_10 <- TRUE
dados_2013_11_10 <- 24L

class(dados_2010_10_10)
class(dados_2010_11_10)
class(dados_2013_10_10)
class(dados_2013_11_10)

str(dados_2010_10_10)
str(dados_2010_11_10)
str(dados_2013_10_10)
str(dados_2013_11_10)

novembro <- ls(pattern="_11_")
outubro <- ls(pattern="_10_")

rm(list=outubro)

save.image(file="exercicios_objetos.RData")
save(dados_2010_11_10, file="dados_2010_11_10.RData")