معرفی زبان برنامه نویسی R + مزایا و کاربردهای آن

زبان برنامه نویسی R یکی از بهترین زبان های برنامه نویسی در حوزه تجزیه و تحلیل داده طرفداران بسیار زیادی دارد. زبان برنامه نویسی R به صورت منبع باز و به صورت تخصصی در زمینه تجزیه و تحلیل پیش بینی کننده یا همان Predictive Analytics کاربرد دارد. نسخه اولیه زبان برنامه نویسی R در سال 1995 منتشر شد و قابلیت های برنامه نویسی پشرفته ای را در اختیار متخصصان آمار قرار داد.

متخصصان آمار با کمک زبان R می توانستند داده ‌های بسیار پیچیده را از لحاظ آماری تجزیه و تحلیل کرده و نتیجه آن را در فرمت های گرافیکی مختلف به نمایش درآورند. در این مطلب قصد داریم توضیح جامعی درباره زبان برنامه نویسی R ارائه داده و مزایا و کاربردهای آن را نیز با یکدیگر مرور کنیم، پس تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

زبان برنامه نویسی R چیست؟

زبان برنامه نویسی R یکی از پیشرفته ترین زبان های برنامه نویسی در زمینه تجزیه و تحلیل داده محسوب می شود که توسط Ross Ihaka و Robert Gentelman در سال 1995 توسعه داده شد. علت انتخاب حرف R برای این زبان برنامه نویسی، این است که اسم توسعه دهندنگان این زبان برنامه نویسی با حرف R شروع می شود. این دو فرد در زمان طراحی این زبان برنامه نویسی در دانشگاهی Auckland در کشور نیوزلند تحصیل می کردند.

زبان برنامه نویسی R توابعی دارد که از مدلینگ خطی (Linera Modeling)، مدلینگ غیرخطی (Non-Linear Modeling)، داده های آماری کلاسیک، طبقه بندی (Classification) و خوشه بندی (Clustering) پشتیبانی می کند. زبان برنامه نویسی R طرفداران زیادی در محیط آکادمیک دارد چون به صورت منبع باز و رایگان در اختیار عموم قرار دارد.

این زبان برنامه نویسی در پلتفرم های یونیکس (UNIX)، لینوکس، ویندوز و مک او اس اجرا می‌ شود. زبان کد نویسی R به تازگی از محیط آکادمیک به حوزه کسب و کار وارد شده است. به همین دلیل برنامه نویسانی که قبلاً در دانشگاه یا کلاس های آموزشی با این زبان را فراگرفته اند، به جای انتخاب ابزار جدید ترجیح می دهند از زبان برنامه نویسی R استفاده کنند.

محیط زبان برنامه نویسی R بر روی یک رابط کاربری استاندارد مبتنی بر خط فرمان (Command_Line) توسعه داده شده است. کاربران به واسطه این رابط کاربری می توانند داده های مورد نظر را خوانده و آن را بر روی محیط کاری خود بارگزاری کنند، سپس با تعیین کامندهای مشخص، نتایج مورد نظر خود را دریافت کنند.

کامندها یا همان دستورات استفاده شده در این زبان برنامه نویسی متنوع است. از محاسبات ریاضی پیش افتاده نظیر +, -, * گرفته تا توابع پیشرفته‌تری که رگرسیون خطی (Linear Regression) و عملیات ریاضی پیچیده را اجرا می‌کنند، از طریق زبان برنامه نویسی R قابل اجرا هستند. علاوه بر این، کاربران همچنین می‌توانند توابع شخصی و سفارشی خود را بنویسند.

محیط زبان برنامه نویسی R این امکان را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد تا عملیات شخصی را با یکدیگر ترکیب کرده و سپس آن‌ ها را پیاده‌ سازی کنند. برای مثال، برنامه نویسان می توانند فایل های اطلاعاتی جداگانه را به یک سند (Documenyt) تکی پیوند دهند و با بیرون کشیدن یک متغیر واحد و اجرای رگراسیون بر روی مجموعه داده های پردازش شده، آن را به یک تابع جدید تبدیل کنند؛ لازم به ذکر است بدانید که این تابع جدید قابلیت استفاده برای هر چندبار که بخواهید را دارد.

توابع Looping نیز در محیط برنامه نویسی زبان R از محبوبیت بالایی برخوردار هستند. این توابع امکان کدنویسی رخدادهای تکرارشونده را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهند. برای مثال، کاربر قادر است مشخص کند که یک نمونه داده خاص به تعداد معین از حجم عظیمی از داده های دیگر استخراج شود. به عبارت دیگر، توسعه دهندگان با کمک توابع لوپینگ یا همان توابع پیوسته می توانند برخی از عملیات مورد نظر خود را پست سر هم تکرار کنند بدون آن که کدنویسی اضافه ای انجام دهند.

به طور خلاصه می توان گفت که زبان برنامه نویسی R به صورت تخصصی برای تحلیل داده طراحی شده است. بنابراین، برای این که از انجام وظایف محوله سربلند بیرون بیاید، قابلیت های تخصصی به منظور پالایش داده و اطلاعات در آن تعبیه شده است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

تحلیل داده در زبان برنامه نویسی R

قابلیت های زبان برنامه نویسی R برای تحلیل داده در ابعاد مختلف این زبان قرار داده شده است. اگر هر مرحله به صورت درست انجام شود، شما را با دید بازتری در ادامه مسیر پروژه هدایت خواهد کرد.

1- ویژگی های کدنویسی

معماری این زبان برنامه نویسی به گونه ای است که در برنامه نویسی و بخش تحلیل داده پروژه کمک شایانی خواهد کرد.

2- تبدیل داده ها

بر اساس علوم تحلیل داده، دستورات و اطلاعات مورد نظر به گونه ای گردآوری می شوند که به آسانی قابل خوانش بوده و استفاده از آن برای توسعه دهندگان به راحتی صورت می پذیرد.

3- قابلیت یافتن مدل ها

توسعه دهندگان با استفاده از زبان برنامه نویسی R می توانند روش ها و مدل های سازگار با انواع داده را به راحتی جستجو کرده و عملیات حدس و گمان را انجام دهند.

4- قابلیت ساخت مدل

برنامه نویسان به کمک ابزارهای خاصی که زبان برنامه نویسی R در اختیارشان قرار می دهد می توانند داده های موجود را به بهترین نحو ارزیابی کرده و بهترین مدل را برای آن برگزینند.

5- تهیه گزارش

توسعه دهندگانی که با زبان R کار می کنند می توانند انواع نمودارها، کدها و نرم افزارهای کاربردی را طراحی کنند. علاوه بر این، توسعه دهندگان می توانند گزارشات مربوطه را در قالب وب اپلیکیشن های تعاملی در اختیار دیگر مسئولان پروژه قرار دهند تا امکان تغییر اطلاعات نیز در اختیار آنان قرار گیرد.

مزایای زبان برنامه نویسی R

شاید از خود بپرسید که چرا زبان برنامه نویسی R بهترین گزینه برای انجام محاسبات آماری و گرافیکی محسوی می شود؟ همانطور که قبلاً به آن اشاره کردیم، زبان برنامه نویسی R به صورت تخصصی برای تجزیه و تحلیل داده های آماری طراحی شده است اما جواب سوال بالا در موارد زیر خلاصه می شود.

1- رایگان بودن زبان برنامه نویسی R

زبان برنامه نویسی R بر اساس پروانه جامع همگانی گنو (GNU) به صورت رایگان در اینترنت موجود است و توسعه دهندگان به راحتی می توانند آن دانلود کنند. حتی شما هم به راحتی می توانید به منابع آن دسترسی پیدا کرده و خصوصیات آن را مشاهده کنید. علاوه بر این، پکیج های زبان برنامه نویسی R نیز در دسترس عموم قرار دارد و استفاده از آن ها حتی در اپلیکیشن های تجاری نیز رایگان است و نیازی به خرید امتیاز یا پرداخت اشتراک نخواهد داشت.

2- کتابخانه های فوق پیشرفته

کتابخانه های متنوعی برای زبان برنامه نویسی R در دسترس توسعه دهندگان قرار دارد. برنامه نویسان به کمک این کتابخانه های پیشرفته می توانند هر نوع داده را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. در حقیقتف با کمک زبان برنامه نویسی R، هر ساختار اطلاعاتی پیچیده را می توان به یک ساختار اطلاعتی شفاف تبدیل کرد.

3- محبوبیت زبان برنامه نویسی R

سازمان مهندسی الترونیک جهانی (IEEE) فهرستی از محبوب ترین زبان های برنامه نویسی در سال 2022 منتشر کرده است که زبان برنامه R در جایگاه چهارم آن قرار دارد. این رتبه از آن جهت اهمیت دارد که زبان برنامه نویسی R با هدف مدیریت پروژه های تخصصی طراحی شده و در مقایسه با زبان های دیگر نظیر زبان #C که یک گزینه همه کاره است، از لحاظ محبوبیت قابل قیاس نیست. با این حال زبان R کاربران زیادی دارد و به همین دلیل روز به روز به محبوبیت ان اضافه خواهد شد.

به عبارت دیگر، این موضوع نشان دهنده این است که توسعه دهندگان امروزی بیشتر به حوزه تحلیل داده و یادگیری ماشین علاقه نشان داده اند بنابراین از زبان تخصصی R برای انجام پروژه های مربوطه استفاده می کنند.

4- قابلیت رسم نمودارهای با کیفیت

زبان برنامه نویسی R قابلیت ایجاد نمودارهای با کیفیت را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد. در حقیقت، توسعه دهندگان به کمک کتابخانه های ggplot2 و plotly می توانند نمودارهای جذابی برای پروژه های مختلف ترسیم کنند و این موضوع زبان برنامه نویسی R را از دیگر همتایان خود متمایز می سازد.

5- انجام عملیات یادگیری ماشین

زبان برنامه نویسی R امکانات زیادی را برای انجام عملیات یادیگیری ماشین (Machine Learning) در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد. برای مثال، انجام عملیاتی نظیر طبقه بندی (Classification)، رگراسیون (Regresseion) و قابلیت توسعه شبکه های عصبی مصنوعی (Artificial Neural Network) و حتی توسعه هوش مصنوعی از طریق زبان برنامه نویسی R امکان پذیر است.

6- پکیج های متعدد

زبان برنامه نویسی R به لطف کتابخانه های متنوعی که دارد، حجم وسیعی از عملیات محاسباتی را در قالب هزاران پکیج (Package) به کاربران خود ارائه می دهد. این پکیج های عملیاتی، مدل های مربوط به کسب و کارهای بیشماری را در بر می گیرند و مدام در حال بروز رسانی هستند. برای مثال، پکیج هایی نظیر dplyr و reader قابلیت این را دارند تا حجم زیادی از داده های به هم ریخته وبی نظم را به داده هایی ساختار یافته تبدیل کنند.

7- پشتیبانی از تمام پلتفرم ها

زبان برنامه نویسی R قابلیت پیاده سازی در تمام پلتفرم های معمول بازار را دارد. سیستم عامل ویندوز، لینوکس و Mac از این زبان برنامه نویسی پشتیبانی می کنند. علاوه بر این، کدهایی که با زبان برنامه نویسی R در یک پلتفرم می نویسید، قابلیت انتقال به پلتفرم های دیگر را نیز دارند. قابلیت همکاری و کراس پلتفرم (Cross-Platform) زبان برنامه نویسی R در دنیای کد نویسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

حتی کمپانی مایکروسافت نیز با توسعه زبان برنامه نویسی NET. که قابلیت پیاده سازی در تمام پلتفرم های موجود را دارد، از مزایای کراس پلتفرم بودن زبان های برنامه نویسی آگاه است و اهمیت بسیار زیاد این موضوع را تایید می کند.

8- فرصت شغلی زیاد

طبق تحقیقات صورت گرفته در زمینه میزان حقوق دریافتی مشاغل مختلف، متخصصان علوم داده از حقوق بالایی برخوردار هستند. البته، صرف دانستن قواعد زبان برنامه نویسی R به شما در پیدا کردن شغل رویایی خود کمک نمی کند و یک متخصص داده ماهر باید کار با ابزارهای دیگر موجود در این حیطه را نیز به خوبی بلد باشد. به هر حال، اگر برای جایگاه شغلی توسعه دهنده نرم افزار رزومه شغلی بفرستید، اشراف داشتن بر زبان برنامه نویسی R باعث می شود، دست بالا را در کاندیدهای دیگر داشته باشید.

9- سازگاری با دیگر زبان های برنامه نویسی

زبان برنامه نویسی R سازگاری بالایی با دیگر زبان های برنامه نویسی دارد. برای مثال، امکان جفت شدن زبان R با گزینه های دیگر نظیر پایتون، ++C، سی شارپ و جاوا را دارد. ما در مقاله ای جداگانه به مقایسه پایتون و R پرداخته ایم که می توانید آن را مطالعه نمایید. علاوه بر این، قابلیت ادغام زبان R با تکنولوژی های دیگر مثل Hadoop و دیگر سیستم های مدیریت دیتابیس نیز برای صاحبان کسب و کار و متخصصان برنامه نویسی وجود دارد.

10- اندازه گیری شاخص های گرایش مرکز

عملیات آماری پایه نظیر میانگین و میانه را معیارهای گرایش مرکزی (Measures of Central Tendency) می گویند. شما با استفاده از زبان برنامه نویسی R می توانید این داده های آماری را حساب کرده و تجزیه و تحلیل کنید.

11- ایجاد طرح های گرافیکی استاتیک

زبان برنامه نویسی R ابزارهای پیشرفته ای را برای توسعه طرح های گرافیکی در اختیار برنامه نویسان قرار می دهد. برای مثال، شما با استفاده از زبان R می توانید انواع نقشه های گرافیکی را توسعه دهید.

12- استفاده در کمپانی های معتبر

سازگاری با بزرگترین کمپانی های حاضر در صنعت علوم کامپیوتری و برنامه نویسی نشان دهنده این است که زبان برنامه نویسی R پتانسیل بسیار بالایی برای پیشرفت بیشتر دارد. به عبارت دیگر، می توان گفت که اکثر کمپانی های بزرگ قبل از اجرای هر پروژه به تحلیل داده نیاز دارند و زبان برنامه نویسی R بهترین گزینه در دسترس محسوب می شود، بنابراین استفاده از آن در بیشتر سازمان های معتبر تضمین شده است.

کمپانی های زیادی از زبان برنامه نویسی R در پروژه های خود استفاده می کنند که در ادامه به برخی از آن ها اشاره خواهیم کرد.

• توییتر برای نظارت بر روی تجربه کاربری (User Experience)
• فورد برای تحلیل داده های فضای مجازی به منظور انتخاب طرح خودروهای خود
• نشریه New York Times برای طراحی اینفوگرافیک و داده های ژورنالیستی
• مایکروسافت که نسخه بهبود یافته R و سرورهای اختصاصی مربوط به آن را منتشر کرد.
• سازمان حقوق بشر برای تحلیل داده های مربوط به تاثیر جنگ بر روی مردم
• گوگل که برای جامعه کاربری R یک راهنمای استفاده مربوط به سبک R منتشر کرد.

کاربردهای زبان برنامه نویسی R در کسب و کار

به نظر شما و با توجه به تعاریفی که از قابلیت های زبان برنامه نویسی R داشتیم، آیا این زبان کارکرد مثبتی در کسب و کارهای امروزی دارد؟ جواب شما بله است. اما دلیل این بله در واقع به تسلط کامل علم تجزیه و تحلیل داده بر روی کسب و کارهای امروزی بر می گردد.

در واقع، این روزها اگر سازمانی متخصصان علوم تحلیل داده را استخدام نکند به طور قطع از سایر رقبای خود شکست خواهد خورد. البته توجه به این موضوع که متخصصان استخدامی از چه ابزارهایی برای تحلیل داده استفاده می کنند نیز بسیار حائز اهمیت است. فناوری های بیشماری برای اجرای عملیات تحلیل داده در دسترس صاحبان کسب و کار قرار دارد اما مسائلی از قبیل هزینه بر بودن باعث می شود که بیشتر کاربران از استفاده از آن ها صرف نظر کنند.

علاوه بر این، هدم سازگاری و هماهنگی بین ساختار ابزارهای تحلیل داده و فلسفه کسب و کار باعث می شود که توسعه دهندگان خیلی به یادگیری چنین ابزاری علاقه نشان ندهند. البته یادگیری چنین برنامه هایی نیز به خودی خود وقت گیر و هزینه بر است بنابراین صاحبان کسب و کار مشتاقانه به دنبال افرادی هستند که به زبان برنامه نویسی R تسلط داشته باشند.

لازم به ذکر است که در این میان، یادگیری زبان برنامه نویسی R از ابزارهای دیگر بسیار آسان تر است و اگر اساس زبان های برنامه نویسی را بلد باشید می توانید به راحتی آن را نیز به صورت تخصصی فرا بگیرید.

معایب زبان برنامه نویسی R

زبان برنامه نویسی R با تمام ویژگی ها و نقاط مثبتی که در ااختیار توسعه دهندگان و صاحبان کسب و کار قرار می دهد، محدودیت های قابل توجهی نیز در خود دارد. اگر چه کفه ترازو بین مزایا و معایب این زبان برنامه نویسی به نفع نقاط مثبت سنگینی می کند اما دانستن نقاط ضعف آن نیز خالی از لطف نیست. در ادامه برخی از مهم ترین معایب این زبان را با یکدیگر مرور خواهیم کرد.

1- ریشه ضعیف

زبان برنامه نویسی R چهارچوب اصلی خود را از زبان برنامه نویسی قدیمی S وام گرفته است. این موضوع یعنی پکیج اصلی این زبان برنامه نویسی از مولفه های سه بعدی و دینامیک پشتیبانی نمی کند. در حقیقت، برای طراحی مولفه های گرافیکی 3 بعدی باید از کتابخانه هایی نظیر ggplot2 یا plotly استفاده کرد.

2- ضعف در مدیریت داده

در زبان برنامه نویسی R بر خلاف یکی از رقبای سرسخت خود یعنی پایتون، حافظه فیزیکی برای ذخیره اشیا (Objects) مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این، در مقایسه با پایتون، زبان R بیشتر از حافظه مموری کار می کشد. برای کار با زبان برنامه نویسی R، کل داده باید در یک مکان یعنی مموری وجود داشته باشد. بنابراین، زبان برنامه نویسی R گزینه مناسبی برای انجام پروژه های بزرگ و حجیم به شمار نمی رود. البته باید خاطر نشان کرد که با استفاده از پکیج های مدیریت داده و برنامه های ادغامی نظیر Hadoop می توان تا حدود زیادی این مشکل را برطرف نمود.

3- امنیت پایین

زبان برنامه نویسی R با کمبود مبانی امنیتی روبرو است. کمبود امنیت یکی از موضوعات قابل بحث در مقایسه زبان های برنامه نویسی به شمار می رود. به همین دلیل امکان استفاده از زبان R در برخی از پروژه ها به خصوص توسعه وب اپلیکیشن ها وجود ندارد.

4- تئوری پیچیده

اگرچه بروزرسانی های متعدد باعث شده است که یادیگری این زبان آسان تر از قبل شود. اما به طور کل، یادگیری زبان برنامه نویسی R آسان نیست و دامنه آموختن آن شیب بسیار تندی دارد. بنابراین، افرادی که با ساز و کار زبان های برنامه نویسی آشنایی ندارند و برای اولین تجریه خود سمت زبان R می روند، عموماً در یادگیری آن ناکام می مانند.

5- سرعت پایین

پکیج ها و به طور کلی زبان برنامه نویسی R در مقایسه با همتایان خود نظیر MATLAB و پایتون از سرعت پایین تری برخوردار است و پردازش برخی از محاسبات پیچیده در آن کمی زمان بر خواهد بود.

6- پکیج های گیج کننده

اگرچه تنوع پکیج های پیشرفته جز یکی از نقاط مثبت زبان برنامه نویسی R به شمار می رود اما کارکردن با الگوریتم های این زبان در میان انبوهی از پکیج های مختلف برای افرادی که تجربه قبلی کار با پکیج ها را ندارند بسیار مشکل است.

جمع بندی

زبان برنامه نویسی R یکی از بهترین زبان های کدنویسی به شمار می رود که قابلیت های متعددی را در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد. متخصصان تحلیل داده و صاحبان کسب و کار علاقه وافری به زبان برنامه نویسی R دارند چون این زبان به صورت تخصصی با هدف تحلیل داده به بازار آمد. از مزایای این زبان برنامه نویسی می توان به کتابخانه ها، پکیج ها و فرصت های شغلی متعدد اشاره کرد.

سوالات متداول