R02_using_r.Rmd

```{r include=FALSE}
knitr::opts_chunk$set(cache = T, warning = F, message = FALSE, class.output = "output")

library(knitr)
library(kableExtra)
library(tidyverse)
```

# (PART) R BASIC {.unnumbered}

# Using R {#basic}

本章介紹如何使用 RStudio 編寫和執行 R 程式語言、R語言的基本語法、以及Vector和data.frame資料型態。

## Using RStudio

### 介面概覽

RStudio 的介面主要劃分為四大區塊，各自負責不同功能：

-   **左上區（Source/Visual）：** 撰寫程式碼及 R Markdown 文件的區域。

-   **左下區（Console）：** 顯示程式碼執行的即時結果，可直接輸入命令進行互動式操作。

-   **右上區（Environment）：** 呈現執行過程中產生的變數與資料物件，方便檢查數據內容。

-   **右下區（Files/Packages/Help）：**

    -   **Files：** 顯示本機檔案目錄，便於瀏覽資料。

    -   **Packages：** 列出目前已載入與可用的套件。

    -   **Help：** 查詢函式與套件說明，方便尋求技術支援。

![](images/image-1886736556.png)

### 撰寫R Markdown

R Markdown 格式允許作者在同一份文件中同時混合撰寫程式碼與敘述性文字，非常適合用來撰寫技術文件與學術報告。文件中常見的區塊包括：

-   **內容區塊（Text Cell）：** 使用 Markdown 語法撰寫標題、段落、點列等格式化文字。詳細指令可以參考[rmarkdown-cheatsheet (rstudio.com)](https://www.rstudio.com/wp-content/uploads/2015/02/rmarkdown-cheatsheet.pdf)。這種格式的靈活性和強大功能，使得 R Markdown 成為撰寫技術文檔和學術報告的理想選擇，能夠有效地將敘述性文本與程式碼結果結合，提升文檔的互動性和表達力。

-   **程式碼區塊（Code Cell）：** 撰寫 R 程式碼，並可直接執行以呈現結果。

### 常用快捷鍵

**程式碼區塊**可以用下列鍵盤指令來新增和執行。

-   `Cmd(Ctrl)+Option(Alt)+i` 新增一個程式碼區塊
-   `Cmd+Enter` (`Ctrl+Enter` in Window) 執行程式碼區塊中游標所在的那一行指令。
-   `Cmd(Ctrl)+Shift+Enter` 執行游標所在的整個程式碼區塊
-   其他常用鍵盤指令 - **註解**：用滑鼠或鍵盤圈選某幾行程式碼後，可用`Cmd(Ctrl)+Shift+c`來將這幾行標記為註解或將其去除註解標記。

::: practice
Practice. 用鍵盤快速鍵新增一個程式碼區塊、輸入以下程式碼並嘗試用鍵盤快速鍵執行。

`a <- c(1, 2, 3, 4, 5)`\
`b <- 4`\
`a*b`
:::

### 安裝與載入第三方套件

-   套件的使用分為「**安裝(`install.packages("pkg_name")`)」**和「**載入（`library(pkg_name)`）」**兩個步驟。
-   通常安裝好R的時候就已經安裝好基本`base`套件。當執行R時便會將base套件**預載**入程式的執行環境中。
-   熱心的R使用者會編寫第三方套件，而第三方套件則可透過 R CRAN 自動安裝。。而**R cran**上的套件我們可以使用`install.packages("package_name")`來自動安裝到我們的電腦中。

***Practice 1.*** 執行以下程式碼

```{r eval=FALSE}
install.packages("tidyverse")
install.packages("jsonlite")
install.packages("httr")
```

**載入套件。**在安裝這些第三方套件之後，需要將它們載入到程式的運行環境中，然後才能使用。因此，需要使用 **`library(package_name)`** 命令來載入它們。

```{r eval=FALSE}
library(tidyverse)
library(jsonlite)
library(httr)
```

### R 預載套件介紹

當 R 的程式開始執行時，會預載入一些基本的套件，包括 **`stats`**、**`graphics`**、**`grDevices`**、**`utils`** 和 **`datasets`**。這些套件為 R 提供了基本的數據處理、統計分析、圖形顯示和檔案處理等功能。以下是這些套件的重要函式：

-   **`stats`**：這個套件包含了許多統計分析相關的函式，例如假設檢定、方差分析、線性迴歸和時間序列分析等。其中，比較常用的函式有 **`t.test()`**、**`lm()`**、**`glm()`**、**`anova()`**、**`cor()`** 等。

-   **`graphics`**：這個套件提供了用於繪製各種圖形的函式，例如散佈圖、直方圖、盒鬚圖、線圖、散點矩陣等。其中，常用的函式有 **`plot()`**、**`hist()`**、**`boxplot()`**、**`lines()`**、**`points()`** 等。

-   **`grDevices`**：這個套件包含了用於輸出圖形的函式，例如 **`pdf()`**、**`png()`**、**`jpeg()`** 和 **`tiff()`** 等。

-   **`utils`**：這個套件包含了一些實用的函式，例如 **`install.packages()`**、**`help()`**、**`data()`** 等。

-   **`datasets`**：這個套件包含了一些內建的數據集，可以用來進行測試和練習，例如 **`iris`**、**`mtcars`**、**`CO2`** 等。可以使用 **`data()`** 函式載入這些數據集。

### 程式碼註解技巧

下列程式碼中開頭有`#`符號者為註解，程式設計師用這種註解來為程式碼做說明，便於自己日後閱讀或與他人溝通。程式在執行時會自動忽略前面有`#`符號的程式碼。如果要執行以下程式碼，要把前面的`#`記號給拿掉。在RStudio中你可以用滑鼠或鍵盤圈選下三行，然後用快速鍵`command(ctrl)+shift+c`就可以開關（Comment/Un-comment)這幾行程式碼。

```{r}
# a <- c(1, 2, 3, 4, 5)
# b <- 4
# a*b
```

## Practical Examples

本節將透過實作範例，展示如何使用 R 讀取線上資料並進行基本資料操作。

### 從內政部開放資料讀取資料

MOS（Ministry of the Interior）: 中華民國行政院內政部

```{r}
library(httr)
library(jsonlite)
url <- "https://www.ris.gov.tw/rs-opendata/api/v1/datastore/ODRP024/107?page=1"
first_page <- fromJSON(content(GET(url), "text"))
# head(first_page$responseData)
head(first_page$responseData) # %>% View
```

### 取得臺北 YouBike (v2) 即時資料

以下範例從臺北市資料大平臺下載 YouBike 即時資訊，並檢視前六欄資料

```{r}
url <- "https://tcgbusfs.blob.core.windows.net/dotapp/youbike/v2/youbike_immediate.json"

ubike.df <- fromJSON(content(GET(url),"text", encoding = "utf-8"))
head(ubike.df) %>% select(1:6)
# ubike.df # %>% View
```

-   觀察[臺北市資料大平臺 (data.taipei)](https://data.taipei/dataset?qs=youbike)上關於Youbike的資料，你認為哪些資料是具有資料新聞價值的？

    -   [YouBike區域互補站點](https://data.taipei/dataset/detail?id=fe8a0ddd-6f70-4e63-92a1-a3463c790a1b)

    -   [YouBike站位每月熱門站點](https://data.taipei/dataset/detail?id=9e97cd13-c21a-44a1-80e8-069bf1c7517c)

    -   [YouBike場站建置成本](https://data.taipei/dataset/detail?id=e521c4cb-8f72-4cd4-a53d-9bbe6fff2137)

    -   [YouBike臺北市權利金與補助支出](https://data.taipei/dataset/detail?id=25da6e50-a955-4281-93be-921b4ff75e28)

    -   [YouBike臺北市站位每月使用量](https://data.taipei/dataset/detail?id=d8cefb03-aba2-41ca-9996-d8774313cdc6)

    -   [YouBike起訖站點統計](https://data.taipei/dataset/detail?id=c7dbdb7c-6bbd-495a-bd23-49b22defd83e)

    -   [YouBike見車率統計](https://data.taipei/dataset/detail?id=ba0dafae-043c-4730-b97e-2defd7af766c)

    -   [YouBike潛在需求預測](https://data.taipei/dataset/detail?id=1aae7069-cb8d-4e6e-a0e3-83dd296d29b8)

    -   [YouBike2.0臺北市公共自行車即時資訊](https://data.taipei/dataset/detail?id=c6bc8aed-557d-41d5-bfb1-8da24f78f2fb)

### 讀取臺北住宅竊盜點位資訊

使用 `read_json()` 讀取臺北市住宅竊盜點位資訊的 API 資料，並利用 `dplyr` 檢視資料結構。該資料網址可到[臺北市資料大平臺 (data.taipei)](https://data.taipei/)上查詢「住宅竊盜點位資訊」後，點選「API」後複製取得。

```{r eval=FALSE}
url <- "https://data.taipei/api/v1/dataset/93d9bc2d-af08-4db7-a56b-9f0a49226fa3?scope=resourceAquire"
res <- read_json(url, simplifyVector = T)
df <- res$result$results
head(df)
dplyr::glimpse(df)
```

## Q&A

### 編碼與語系設定

在處理含有中文資料時，可能會遇到編碼問題，可透過 `Sys.setlocale()` 指定適當的語系：

```{r eval=FALSE}
Sys.setlocale(category = "LC_ALL", locale = "UTF-8")
Sys.setlocale(category = "LC_ALL", locale = "cht")
```

如果讀取到資料有中文的話，此時，你只需要指定`locale`為`cht`，然後重開該`data.frame`就可以解決該問題。

```{r eval=FALSE}
Sys.setlocale(category = "LC_ALL", locale = "cht")
```

若在使用 `rvest` 套件解析 HTML 時遇到編碼問題，則可將語系設定為 C（代表 C 語言的預設語系）：

```{r eval=FALSE}
Sys.setlocale(category = "LC_ALL", locale = "C")
```

-   參考連結：[R: Query or Set Aspects of the Locale](https://stat.ethz.ch/R-manual/R-devel/library/base/html/locales.html)
-   The locale describes aspects of the internationalization of a program. Initially most aspects of the locale of R are set to "C" (which is the default for the C language and reflects North-American usage)

### RMD/R Notebook無法儲存

R Notebook 要存檔的時候檔名絕對不要有空白，若有空白就用底線`_`代替，否則Notebook寫到一半會無法預覽下半部的程式並出現錯誤訊息。若仍然無法儲存或出現錯誤訊息，應該只要開另外一個R Notebook檔案，複製程式碼即可。