1  Introducción

Ahora he estado programando en R durante más de 15 años y lo he estado haciendo a tiempo completo durante los últimos cinco años. Esto me ha dado el lujo de tiempo para examinar cómo funciona el lenguaje. Este libro es mi intento de transmitir lo que he aprendido para que pueda comprender las complejidades de R tan rápido y sin dolor como sea posible. Leerlo te ayudará a evitar los errores que he cometido y los callejones sin salida en los que me he metido, y te enseñará herramientas, técnicas y modismos útiles que pueden ayudarte a atacar muchos tipos de problemas. En el proceso, espero mostrar que, a pesar de sus peculiaridades a veces frustrantes, R es, en el fondo, un lenguaje elegante y hermoso, bien adaptado para la ciencia de datos.

1.1 ¿Por qué R?

Si es nuevo en R, es posible que se pregunte qué hace que valga la pena aprender un lenguaje tan peculiar. Para mí, algunas de las mejores características son:

  • Es gratis, de código abierto y está disponible en todas las plataformas principales. Como resultado, si realiza su análisis en R, cualquiera puede replicarlo fácilmente, independientemente de dónde viva o cuánto dinero gane.

  • R tiene una comunidad diversa y acogedora, tanto en línea (por ejemplo, la comunidad de Twitter #rstats) como en persona (como las muchas reuniones de R). Dos grupos comunitarios particularmente inspiradores son rweekly newsletter que facilita mantenerse al día con R, y R-Ladies que ha creado una comunidad maravillosamente acogedora para mujeres y otros géneros minoritarios.

  • Un conjunto masivo de paquetes para modelado estadístico, aprendizaje automático, visualización e importación y manipulación de datos. Sea cual sea el modelo o el gráfico que esté tratando de hacer, lo más probable es que alguien ya haya intentado hacerlo y pueda aprender de sus esfuerzos.

  • Potentes herramientas para comunicar sus resultados. Quarto facilita convertir sus resultados en archivos HTML, PDF, documentos de Word, presentaciones de PowerPoint, tableros y más. Shiny le permite crear hermosas aplicaciones interactivas sin ningún conocimiento de HTML o javascript.

  • RStudio, proporciona un entorno de desarrollo integrado, adaptado a las necesidades de la ciencia de datos, el análisis interactivo de datos y la programación estadística.

  • Herramientas de vanguardia. Los investigadores en estadística y aprendizaje automático suelen publicar un paquete R para acompañar sus artículos. Esto significa acceso inmediato a las últimas técnicas e implementaciones estadísticas.

  • Soporte de lenguaje profundamente arraigado para el análisis de datos. Esto incluye funciones como valores perdidos, marcos de datos y vectorización.

  • Una base sólida de programación funcional. Las ideas de la programación funcional se adaptan bien a los desafíos de la ciencia de datos, y el lenguaje R es funcional en el fondo y proporciona muchas primitivas necesarias para una programación funcional efectiva.

  • Posit, que gana dinero vendiendo productos profesionales a equipos de usuarios de R, y da la vuelta e invierte gran parte de ese dinero en la comunidad de código abierto (más del 50 % de los ingenieros de software de Posit trabajan en proyectos de código abierto). Trabajo para Posit porque creo fundamentalmente en su misión.

  • Potentes instalaciones de metaprogramación. Las capacidades de metaprogramación de R le permiten escribir funciones mágicamente sucintas y concisas y proporcionan un entorno excelente para diseñar lenguajes específicos de dominio como ggplot2, dplyr, data.table y más.

  • La facilidad con la que R puede conectarse a lenguajes de programación de alto rendimiento como C, Fortran y C++.

Por supuesto, R no es perfecto. El mayor desafío (¡y oportunidad!) de R es que la mayoría de los usuarios de R no son programadores. Esto significa que:

  • Gran parte del código R que verá en la naturaleza está escrito a toda prisa para resolver un problema apremiante. Como resultado, el código no es muy elegante, rápido o fácil de entender. La mayoría de los usuarios no revisan su código para abordar estas deficiencias.

  • En comparación con otros lenguajes de programación, la comunidad R está más enfocada en los resultados que en los procesos. El conocimiento de las mejores prácticas de ingeniería de software es irregular. Por ejemplo, no hay suficientes programadores de R que usen control de código fuente o pruebas automatizadas.

  • La metaprogramación es un arma de doble filo. Demasiadas funciones de R usan trucos para reducir la cantidad de escritura a costa de crear un código que es difícil de entender y que puede fallar de formas inesperadas.

  • La incoherencia abunda entre los paquetes contribuidos, e incluso dentro de la base R. Cada vez que usa R, se enfrenta a más de 25 años de evolución, y esto puede dificultar el aprendizaje de R porque hay muchos casos especiales que recordar.

  • R no es un lenguaje de programación particularmente rápido, y el código R mal escrito puede ser terriblemente lento. R también es un usuario derrochador de la memoria.

Personalmente, creo que estos desafíos crean una gran oportunidad para que los programadores experimentados tengan un profundo impacto positivo en R y en la comunidad de R. Los usuarios de R se preocupan por escribir código de alta calidad, en particular para la investigación reproducible, pero aún no tienen las habilidades para hacerlo. Espero que este libro no solo ayude a más usuarios de R a convertirse en programadores de R, sino que también anime a los programadores de otros lenguajes a contribuir con R.

1.2 ¿Quién debería leer este libro?

Este libro está dirigido a dos públicos complementarios:

  • Programadores intermedios de R que quieran profundizar en R, comprender cómo funciona el lenguaje y aprender nuevas estrategias para resolver diversos problemas.

  • Programadores de otros lenguajes que están aprendiendo R y quieren entender por qué R funciona de la forma en que lo hace.

Para aprovechar al máximo este libro, deberá haber escrito una cantidad decente de código en R u otro lenguaje de programación. Debe estar familiarizado con los conceptos básicos del análisis de datos (es decir, importación, manipulación y visualización de datos), haber escrito una serie de funciones y estar familiarizado con la instalación y el uso de paquetes CRAN.

Este libro recorre la estrecha línea entre ser un libro de referencia (utilizado principalmente para búsquedas) y ser legible linealmente. Esto implica algunas compensaciones, porque es difícil linealizar el material sin dejar de mantener juntos los materiales relacionados, y algunos conceptos son mucho más fáciles de explicar si ya está familiarizado con el vocabulario técnico específico. He tratado de usar notas al pie y referencias cruzadas para asegurarme de que aún pueda tener sentido incluso si solo sumerge los dedos de los pies en un capítulo.

1.3 ¿Qué obtendrás de este libro?

Este libro brinda el conocimiento que creo que un programador avanzado de R debe poseer: una comprensión profunda de los fundamentos junto con un amplio vocabulario que significa que puede aprender tácticamente más sobre un tema cuando sea necesario.

Después de leer este libro, usted:

  • Estará familiarizado con los fundamentos de R. Comprenderá los tipos de datos complejos y las mejores formas de realizar operaciones en ellos. Tendrá una comprensión profunda de cómo funcionan las funciones, sabrá qué son los entornos y cómo hacer uso del sistema de condiciones.

  • Comprenderá qué significa la programación funcional y por qué es una herramienta útil para la ciencia de datos. Podrá aprender rápidamente cómo usar las herramientas existentes y tener el conocimiento para crear sus propias herramientas funcionales cuando sea necesario.

  • Conocerá la rica variedad de sistemas orientados a objetos de R. Estará más familiarizado con S3, pero sabrá de S4 y R6 y dónde buscar más información cuando sea necesario.

  • Apreciará la espada de doble filo de la metaprogramación. Podrá crear funciones que utilicen una evaluación ordenada, ahorrando tipeo y creando código elegante para expresar operaciones importantes. También comprenderá los peligros y cuándo evitarlos.

  • Tendrá una buena intuición para saber qué operaciones en R son lentas o usan mucha memoria. Sabrá cómo usar la creación de perfiles para identificar cuellos de botella en el rendimiento y sabrá lo suficiente de C++ para convertir funciones lentas de R en equivalentes rápidos de C++.

1.4 ¿Qué no aprenderás?

Este libro trata sobre R, el lenguaje de programación, no sobre R, la herramienta de análisis de datos. Si está buscando mejorar sus habilidades en ciencia de datos, le recomiendo que aprenda sobre tidyverse, una colección de paquetes consistentes desarrollados por mis colegas y yo. En este libro aprenderá las técnicas utilizadas para desarrollar los paquetes tidyverse; si desea aprender a usarlos, le recomiendo R para la Ciencia de Datos.

Si desea compartir su código R con otros, deberá crear un paquete R. Esto le permite agrupar el código junto con la documentación y las pruebas unitarias, y distribuirlo fácilmente a través de CRAN. En mi opinión, la forma más sencilla de desarrollar paquetes es con devtools, roxygen2, testthat y usethis. Puede aprender a usar estos paquetes para crear su propio paquete en Paquetes de R.

1.5 Meta-técnicas

Hay dos metatécnicas que son tremendamente útiles para mejorar tus habilidades como programador de R: leer el código fuente y adoptar una mentalidad científica.

Leer el código fuente es importante porque te ayudará a escribir mejor código. Un excelente lugar para comenzar a desarrollar esta habilidad es mirar el código fuente de las funciones y paquetes que usa con más frecuencia. Encontrará cosas que vale la pena emular en su propio código y desarrollará un sentido del gusto por lo que hace un buen código R. También verás cosas que no te gustan, ya sea porque sus virtudes no son evidentes o porque ofende tu sensibilidad. No obstante, dicho código es valioso, porque ayuda a concretar sus opiniones sobre el código bueno y el malo.

Una mentalidad científica es extremadamente útil cuando se aprende R. Si no comprende cómo funciona algo, debe desarrollar una hipótesis, diseñar algunos experimentos, ejecutarlos y registrar los resultados. Este ejercicio es extremadamente útil ya que si no puede resolver algo y necesita ayuda, puede mostrar fácilmente a otros lo que intentó. Además, cuando aprendas la respuesta correcta, estarás mentalmente preparado para actualizar tu visión del mundo.

1.7 Obteniendo ayuda

Actualmente, hay tres lugares principales para obtener ayuda cuando está atascado y no puede averiguar qué está causando el problema: Comunidad Posit, StackOverflow y la lista de correo R-help. Puede obtener ayuda fantástica en cada lugar, pero tienen sus propias culturas y expectativas. Por lo general, es una buena idea pasar un poco de tiempo investigando, aprendiendo sobre las expectativas de la comunidad, antes de publicar tu primera publicación.

Algunos buenos consejos generales:

  • Algunos buenos consejos generales: asegúrese de tener la última versión de R y del paquete (o paquetes) con los que tiene problemas. Puede ser que su problema sea el resultado de un error solucionado recientemente.

  • Dedique algún tiempo a crear un ejemplo reproducible o reprex (de sus siglas en inglés reproducible example). Esto ayudará a que otros te ayuden y, a menudo, conduce a una solución sin preguntar a otros, porque en el proceso de hacer que el problema sea reproducible, a menudo descubres la causa raíz. Recomiendo aprender y usar el paquete reprex.

Si está buscando ayuda específica para resolver los ejercicios de este libro, las soluciones de Malte Grosser y Henning Bumann están disponibles en https://advanced-r-solutions.rbind.io.

1.8 Reconocimientos

Me gustaría agradecer a los muchos colaboradores de R-devel y R-help y, más recientemente, Stack Overflow y Posit Community. Hay demasiados para nombrarlos individualmente, pero me gustaría agradecer especialmente a Luke Tierney, John Chambers, JJ Allaire y Brian Ripley por brindarme generosamente su tiempo y corregir mis innumerables malentendidos.

Este libro fue escrito al aire libre, y los capítulos se anunciaron en twitter cuando se completó. Es verdaderamente un esfuerzo de la comunidad: muchas personas leen borradores, corrigen errores tipográficos, sugieren mejoras y contribuyen con contenido. Sin esos colaboradores, el libro no sería tan bueno como es y estoy profundamente agradecido por su ayuda. Un agradecimiento especial a Jeff Hammerbacher, Peter Li, Duncan Murdoch y Greg Wilson, quienes leyeron el libro de cabo a rabo y proporcionaron muchas correcciones y sugerencias.

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1.9 Convenciones

A lo largo de este libro utilizo f() para referirme a funciones, g para referirme a variables y parámetros de funciones, y h/ a rutas.

Los bloques de código más grandes entremezclan la entrada y la salida. La salida se comenta (#>) de modo que si tiene una versión electrónica del libro, por ejemplo, https://adv-r.hadley.nz/, puede copiar y pegar fácilmente ejemplos en R.

Muchos ejemplos usan números aleatorios. Estos se hacen reproducibles mediante set.seed(1014), que se ejecuta automáticamente al comienzo de cada capítulo.

1.10 Colofón

Este libro fue escrito en bookdown dentro de RStudio. El sitio web está alojado en netlify, y travis-ci lo actualiza automáticamente después de cada confirmación. La fuente completa está disponible en GitHub. El código del libro impreso se establece en inconsolata. Las imágenes de emoji en el libro impreso provienen de [Twitter Emoji] con licencia abierta (https://github.com/twitter/twemoji).

Esta versión del libro se creó con R version 4.4.0 (2024-04-24) y los siguientes paquetes.

package version source
bench 1.1.3 RSPM (R 4.4.0)
bookdown 0.39 RSPM (R 4.4.0)
bslib 0.7.0 RSPM (R 4.4.0)
dbplyr 2.5.0 RSPM (R 4.4.0)
desc 1.4.3 RSPM (R 4.4.0)
downlit 0.4.3 RSPM (R 4.4.0)
emo 0.0.0.9000 git (hadley/emo@3f03b11491ce3d6fc5601e210927eff73bf8e350)
ggbeeswarm 0.7.2 RSPM (R 4.4.0)
ggplot2 3.5.1 RSPM (R 4.4.0)
jsonlite 1.8.8 RSPM (R 4.4.0)
knitr 1.46 RSPM (R 4.4.0)
lobstr 1.1.2 RSPM (R 4.4.0)
memoise 2.0.1 RSPM (R 4.4.0)
png 0.1-8 RSPM (R 4.4.0)
profvis 0.3.8 RSPM (R 4.4.0)
Rcpp 1.0.12 RSPM (R 4.4.0)
rlang 1.1.3 RSPM (R 4.4.0)
RSQLite 2.3.6 RSPM (R 4.4.0)
scales 1.3.0 RSPM (R 4.4.0)
sessioninfo 1.2.2 RSPM (R 4.4.0)
sloop 1.0.1 RSPM (R 4.4.0)
testthat 3.2.1.1 RSPM (R 4.4.0)
tidyr 1.3.1 RSPM (R 4.4.0)
vctrs 0.6.5 RSPM (R 4.4.0)
xml2 1.3.6 RSPM (R 4.4.0)
zeallot 0.1.0 RSPM (R 4.4.0)

  1. Puedes leerlo en línea gratis en https://mitpress.mit.edu/sites/default/files/sicp/full-text/book/book.html↩︎