28 * 0.78 + 32 * 0.21 + 40 * 0.01[1] 28.962 はじめに
Rは統計が得意なプログラミング言語で、きれいな図を作ることができます。
2.1 Rをインストールする
早速Rをインストールしてみましょう。Rのウェブサイトはhttps://www.r-project.org/です。 Rはターミナル（macのターミナルやWindowsのWindows Terminal等）から使うこともできますが、RStudio https://posit.co/download/rstudio-desktop/から使うと便利です。
Download and Install Rから自分の使っているOSのコンパイル済バイナリを取得してインストールしてください。
2.2 ヘルプを参照する
Rのヘルプはコンソールでhelp()または?を使うか、RStudio右下のHelpで検索できます。
help("mean")2.3 計算をしてみよう
ターミナルでRを起動するか、RStudioを起動してください。
大気に含まれている主要な成分は、窒素、酸素、アルゴンです。 これらの成分はよくかき混ぜられているので、乾燥空気の平均分子量は容積比を重みとした平均で計算できます。
| 成分 | 分子量 | 容積比% |
|---|---|---|
| 窒素 | 28 | 78 |
| 酸素 | 32 | 21 |
| アルゴン | 40 | 1 |
2.4 グラフを描いてみよう
標準的な気温の鉛直構造として、標準大気が定義されています。 標準大気を縦軸をジオポテンシャル高度、横軸を気温として描画してみましょう。 ジオポテンシャル高度, geopotential heightとは、重力加速度を鉛直積分してジオイド面での重力加速度\(g_0=9.80065\,\mathrm{m\,s}^{-2}\)で割ったものです。
\[ Z = \frac{1}{g_0}\int_0^zg(z')\mathrm{d}z' \tag{2.1}\]
T <- c(15.0, -56.5, -56.5, -44.5, -2.5, -2.5, -58.5, -86.2)
h <- c(0, 11, 20, 32, 47, 51, 71, 84.852)
plot(T, h, type="l")
<-は代入を表す演算子で左側のTやhに右側の値を与えています。 c()はコンマで区切った値を繋げて（concatenate）ベクトルを作る函数です。 ベクトルの要素はT[1]のように添字で参照できます。添字はFortran同様に1から始まります。Pythonでは、-1は最後の要素を意味しますが、Rではマイナスをつけると、その要素を取り除いたベクトルを返すので注意してください。 plot()でグラフを描いています。引数としてx、yの値であるTとh、グラフの種類を折れ線グラフにするtype="l"を与えています。
グラフはウィンドウの右下のPlotsタブに表示されます。Exportボタンで画像やPDFに保存したり、クリップボードにコピーすることができます。
2.5 プロジェクト
統計解析には、対象となるデータが必要であるだけでなく、解析のためのスクリプト、画像、報告書、プレゼンテーションなどが生成されます。これらのファイルは、一つのフォルダ（ディレクトリ）の中に集めておくと便利です。このディレクトリを作業ディレクトリと呼びます。Rで作業ディレクトリを確認するにはgetwd()、設定するにはsetwd(dir)を使います。dirにはディレクトリのパスを""で括られた文字列で与えるか、文字列の入った変数を渡します。
RStudioを起動したときの作業ディレクトリは、Macではホームディレクトリ、Windowsでは「ドキュメント」フォルダです。Windowsのドキュメントフォルダは、通常OneDrive上に設定されています。場所はTools > Global Optionsで確認、設定できます。
RStudioのプロジェクトを使うと、プロジェクトファイルのある場所が作業ディレクトリになります。プロジェクトを作るには、RStudioのタイトルバーのすぐ下のボタンのうち、左から2番目+Rと書いてある立方体をクリックします。新規プロジェクト、New directoryを選択し、プロジェクトの名前と、作業ディレクトリを保存する上位のディレクトリを指定します。