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title : ETL on R
subtitle :
author : Cheng Yu Lin (aha) and Jia Wei Chen (jiawei)
job :
license : by-sa
framework : io2012 # {io2012, html5slides, shower, dzslides, ...}
highlighter : highlight.js # {highlight.js, prettify, highlight}
hitheme : tomorrow #
ext_widgets : {rCharts: libraries/nvd3}
widgets : [mathjax, quiz, bootstrap] # {mathjax, quiz, bootstrap}
mode : selfcontained # {standalone, draft}
--- &twocol_dynamic w1:30% w2:66%
## 故事的起源
*** =left
1. `房價真的太高了嗎?`
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_NEWS3.png' height="400px"></img>
--- &twocol_dynamic w1:30% w2:66%
## 故事的起源
*** =left
1. 房價真的太高了嗎?
2. `大熊被抓了`
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_NEWS_2.png' height="400px"></img>
--- &twocol_dynamic w1:30% w2:66%
## 故事的起源
*** =left
1. 房價真的太高了嗎?
2. 大熊被抓了
3. `台灣房市真的要崩盤了嗎?`
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_NEWS_1.png' height="400px"></img>
--- &vcenter
<q>在論述台灣房市之前,身為一個`資料科學家`,第一步是了解問題</q>
--- &vcenter
<q>本次,我們的問題是`房價真的太高了嗎?`</q>
---
還記得這個`新聞`吧? 就從這裡開始
<img src = './resources/figures/R_ETL_NEWS_1.png' height="400px"></img>
---
## 資料在哪裡
從上面`新聞`所述,所以我們想要:
--- &twocol
## 資料在哪裡
從上面`新聞`所述,所以我們想要:
*** =left
### `你想知道什麼資料?`
1. GDP
2. 房貸餘額
3. 股價
4. 新聞
5. 地價資訊
--- &twocol
## 資料在哪裡
從上面`新聞`所述,所以我們想要:
*** =left
### `你想知道什麼資料?`
1. GDP
2. 房貸餘額
3. 股價
4. 新聞
5. 地價資訊
*** =right
### `可能的來源?`
1. 政府公開資料
- 主計處
- 央行
2. 新聞
- 紙本報紙
- 電視新聞
- 電子新聞
3. 股市
- Yahoo Stock API
--- &vcenter
<q>即便知道資料在哪,可是資料還是如同`一盤散沙`</q>
---
## 看看Raw Data
<img src = './resources/figures/R_ETL_RAWDATA.png' height="350px"></img>
---
## 我們ETL會用到的有
- `dplyr` 可用`類似SQL方法`操作data frome
- `xts` 處理`時間`格式好用的套件
- `gdata` 可以處理`Excel 2007`以上的文件
- `quantmod` 可以處理`股市`資料
- `stringr` `字串`相關處理
--- .quote
<q>來上課的,有`福`了</q>
---
## DSC的One Piece
- `DSC2014Tutorial` R社群為了這次Tutorial製作的套件,所有的教材都在這了
```
deps <- available.packages("http://taiwanrusergroup.github.io/R/src/contrib")[1,"Imports"]
pkgs <- strsplit(gsub("\\s", "", deps), ",")[[1]]
for(i in seq_along(pkgs)) {
# You can change your favorite repository
if (require(pkgs[i], character.only = TRUE)) next
install.packages(pkgs[i], repo = "http://cran.csie.ntu.edu.tw")
}
install.packages('DSC2014Tutorial',
repo = 'http://taiwanrusergroup.github.io/R', type = 'source')
library(DSC2014Tutorial)
```
安裝之後, 輸入以下指令就可以打開投影片:
```
slides("ETL")
```
---
## 解決資料散亂的方法 - `ETL`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL.png' height="350px"></img>
---
## ETL 的主要內容
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_3.png' height="350px"></img>
---
## 今日解決的問題流程 - `ETL`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_2.png' height="350px"></img>
---
## 今日課程的目標
### 學會**extraction**, **cleaning**, **transformation**
- 用R整理`結構`化資料 **STEP1 房貸餘額1** , **STEP2 GDP**
- 用R整理`非結構化`資料 **STEP3新聞分析**
### 學會 **load**
- 整併全部的資料 STEP4
### 邁向 **其他有意思的主題**
--- .dark .segue
## 學習,實作,觀察 STEP1
---
## ETL `第一步`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_2.png' height="350px"></img>
---
## 開始收集資料(房貸餘額)
請連線到
`https://survey.banking.gov.tw/statis/stmain.jsp?sys=100&funid=r100`
<iframe src = 'https://survey.banking.gov.tw/statis/stmain.jsp?sys=100&funid=r100' height='400px'></iframe>
---
## 開始收集資料
### 房貸餘額,直接下載現成的csv檔案
- 直接到[https://raw.githubusercontent.com/ntuaha/TWFS/master/db/cl_info_other.csv](https://raw.githubusercontent.com/ntuaha/TWFS/master/db/cl_info_other.csv)下載檔案
- 應該會看見`cl_info_other.csv`
- 讀入它!
或是
```r
library(DSC2014Tutorial)
ETL_file("cl_info_other.csv")
```
---
## 讀入資料 - read.table
至少要記得的 `read.table`
```
Cl_info = read.table(file=ETL_file("cl_info_other.csv"),sep=",",stringsAsFactors=F,header=T)
```
- 輸出形態為`Data Frame`
- file 就是指讀入的檔案路徑
- sep 指的是欄位分割用的符號,通常csv檔案格式是透過`,`做分割
- stringsAsFactors 預設是`True`, 會讓讀入的字串都用Factor形態儲存,那麼資料就會轉為整數儲存與額外的對照表
- header 預設是`False`,表示第一行是不是表格標頭,作為輸出的dataframe欄位名的colnames
---
## 看看讀入結果
```
View(Cl_info)
str(Cl_info)
```
<img src = './resources/figures/R_ETL_EXP1.png' height="350px"></img>
--- .quote
<q>直接讀入是否覺得怪怪的?</q>
---
## 再看一次
<img src = './resources/figures/R_ETL_EXP1.png' height="350px"></img>
- `etl_dt` `data_dt` 是`文字`但應該是`時間`
- `bank_code` 也是`文字`但應該是`factor`
---
## Transformation - 資料處理
### 將資料讀入
```
library(DSC2014Tutorial)
library(dplyr)
Cl_info = read.table(file=ETL_file('cl_info_other.csv'),header=T,sep=",",stringsAsFactors=F)
Cl_info_part = mutate(Cl_info,data_dt = as.POSIXct(data_dt),
bank_code = as.factor(bank_code),etl_dt = as.POSIXct(etl_dt))
View(Cl_info_part)
str(Cl_info_part)
```
<br/>
> - 到這裡已經完成第一次的資料`Extraction`與`Transformation`了!
--- .quote
<q>看見資料了!但是剛剛處理過程中的`mutate`是什麼?</q>
--- .quote
<q>看見資料了!但是剛剛處理過程中的`mutate`是什麼?</q>
<q> 在`R`中用來做__資料清理__與__資料處理__好用的套件`dplyr`其中之一的函式<q>
--- .quote
<q> 接下來我們將介紹三個基本函式 </q>
<img src = './resources/figures/R_ETL_Fn1.png' height="350px"></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-挑選`欄位`(1/2)
### dplyr `select` 函式,用來__挑選__`欄位`
*** =left
```
Cl_demo1 = select(資料表,欄位1,欄位2,欄位3)
```
- `第一個參數`為輸入的data frame
- `後續參數`為選取的欄位名稱
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select data_dt,bank_nm,mortgage_bal from Cl_info;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_SELECT.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-挑選`欄位`(2/2)
### dplyr `select` 函式,用來__挑選__`欄位`
*** =left
```
Cl_demo1 = select(Cl_info,data_dt,bank_nm,mortgage_bal)
```
- `第一個參數`為輸入的data frame
- `後續參數`為選取的欄位名稱
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select data_dt,bank_nm,mortgage_bal from Cl_info;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_SELECT.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-挑選`資料`
### dplyr `filter` 函式,用來__保留__要留下的`資料列`
*** =left
```
Cl_demo2 = filter(Cl_info,mortgage_bal>1000000)
```
- `第一個參數`為輸入的data frame
- `第二個參數`為邏輯運算式,可用data frame裡的欄位,當結果為`True`時,該筆資料列保留
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select * from Cl_info where mortgage>1000000;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_FILTER.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-增加`特徵`欄位(1/2)
### dplyr `mutate` 用來增加**非彙總**計算`欄位`
*** =left
```
Cl_demo3 = mutate(資料表,新欄位名 = 運算式)
```
- `第一個參數`為輸入的 data frame
- `第二參數`為計算式,也可以用來當做**轉換資料形態**,**變更欄位為名稱**使用
> - 例如: bank_code = as.numeric(bank_code)
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select mortgage_bal/1000000 as mortage from Cl_info;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_MUTATE.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-增加`特徵`欄位(2/2)
### dplyr `mutate` 用來增加**非彙總**計算`欄位`
*** =left
```
Cl_demo3 = mutate(Cl_info,mortage = mortgage_bal/1000000)
```
- `第一個參數`為輸入的 data frame
- `第二參數`為計算式,也可以用來當做**轉換資料形態**,**變更欄位為名稱**使用
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select mmortgage_bal/1000000 as mortage from Cl_info;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_MUTATE.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-`排序`資料(1/2)
### dplyr `arrange` 用來重新排序
*** =left
```
Cl_demo4 = arrange(資料表,欄位1,desc(欄位2)))
```
- `第一個參數`為輸入的 data frame
- `後續參數`為排序用欄位,預設遞增,可以透過`desc()`變成遞減排序
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select * from Cl_info order by mortage,data_dt desc ;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_ARRANGE.png'></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## 練習-`排序`資料(2/2)
### dplyr `arrange` 用來重新排序
*** =left
```
Cl_demo4 = arrange(Cl_info,mortgage_bal,desc(data_dt))
```
- 輸出data frame
- `第一個參數`為輸入的 data frame
- `後續參數`為排序用欄位,預設遞增,可以透過`desc()`變成遞減排序
<br/>
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select * from Cl_info order by mortage,data_dt desc ;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_ARRANGE.png'></img>
---
## 練習時間
1. 請幫忙從Cl_info_part找出`data_dt`,`bank_nm`,`mortgage_bal`
2. 請幫忙從Cl_info_part挑選出`mortgage_bal`大於1千萬的銀行資料
3. 請幫忙排序Cl_info_part出`mortgage_bal`由小到大,但資料時間`data_dt`從大到小
4. 請執行下面程式碼,我們後續會利用`Cl_info_part2`
```
Cl_info_part2 = mutate(Cl_info_part,time= as.POSIXct(data_dt))
```
--- .dark .segue
## 學習,實作,觀察 STEP2
--- .quote
<q>讓我們來練習抓下一個資料`GDP`</q>
---
## ETL `第二步`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_2.png' height="350px"></img>
---
## 開始收集資料(GDP)
請連線到 `http://ebas1.ebas.gov.tw/pxweb/Dialog/NI.asp`
<iframe src = 'http://ebas1.ebas.gov.tw/pxweb/Dialog/NI.asp' height='400px'></iframe>
---
## 開始收集資料(GDP)
1. GDP從直接下載`國民生產毛額之處分`
2. 季(1980之後)
3. 選**全部的日期**
4. 選**全部的計價方式**
5. 項目選**GDP**
6. 總類選**原始值**
7. 按繼續後,選**從螢幕顯示Excel檔**
8. 開啟後,**另存新檔成csv檔**
9. 開回`RStudio` 開始處理資料
或是`ETL_file("GDP.txt")`
--- &vcenter
<q>練習讀入與創建一個`GDP`的 data frame</q>
--- .quote
<q>答案</q>
```r
GDP = read.table(file=ETL_file("GDP.txt"),sep=",",stringsAsFactors=F,header=F)
```
--- .quote
<q>輸入`View(GDP)`觀察`GDP`會發現怎麼前後有很多列的資料是不要的</q>
<img src = './resources/figures/R_ETL_2.png' ></img>
### 好亂,我想`整理`好這個data frome
--- &twocol_dynamic w1:38% w2:58%
## 資料清理
*** =left
### 要處理的標的物有
1. 去除前後`不相干`的資料列
2. 轉換欄位的格式
- 將單位轉換,從`百萬元變成元`
- 將不應該出現的`,`去除
3. 抽離`年份`與`季`
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_1.png' ></img>
---
## 去除前後不相干的資料列
```
GDP_part = GDP[5:136,]
```
### 別忘了改上欄位名稱
```
colnames(GDP_part) = c("time","GDP","GDP_yoy","GDP_2006","GDP_2006_yoy",
"GDP_minus","GDP_minus_yoy")
```
<img src = './resources/figures/R_ETL_GDP_1.png' ></img>
---
## 去除rownames
```
rownames(GDP_part) = NULL
View(GDP_part)
```
另外一個簡單的例子
```
iris
iris_part <- iris[4:6,]
rownames(iris_part) <- c('a','c','d')
View(iris_part)
```
---
## 轉移文字格式
```
# 去除中間不合理的,在數字欄位上與補上百萬
GDP_part2= mutate(GDP_part,GDP = as.numeric(gsub(",", "",GDP))*1000000)
```
1. 我們利用了 `gsub`, 替換字元,將原先有問題的`,`去除
2. 而後利用了`as.numeric` 將原來的`文字`形態改成`數字`
<img src = './resources/figures/R_ETL_GDP2.png' ></img>
---
## 抽離年份與季
```
GDP_part3 = mutate(GDP_part2,year=as.numeric(substr(time,0,4)),
season=as.numeric(substr(time,6,6)))
GDP_part4 = select(GDP_part3,year,season,GDP)
```
1. 我們利用了 `substr`, 取出特定位置的資料
2. 再次利用`as.numeric`, 將文字轉成數字
<img src = './resources/figures/R_ETL_GDP3.png' ></img>
---
## 練習時間
1. 去除頭尾不合理的資料列
2. 去除GDP的 `,` , 然後將它轉成數字
3. 將`year`,`season`抽離出來並轉成數字,同時最後資料只保留`GDP`,`year`,`season`
--- .quote
<q>擁有了`GDP`和`房貸餘額`,那接下來呢?</a>
<img src = './resources/figures/R_ETL_PART2.png' ></img>
--- &vcenter
<q>`非結構化`的新聞與股市資料!</q>
--- .dark .segue
## 學習,實作,觀察 STEP3
---
## ETL `第三步`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_2.png' height="350px"></img>
--- .dark .segue
## 學習,實作,觀察 STEP4
---
## ETL `最後一步`
<img src = './resources/figures/R_ETL_ETL_2.png' height="350px"></img>
---
## 資料整併
### 要處理的標的物有
1. 將**房貸餘額**匯總到`每個月`的資料
2. 將**GDP**匯總到`每年`的資料
3. 透過`年份`將**房貸餘額**與**GDP**的表`結合`起來
---
## 資料整併流程
<img src="./resources/figures/R_ETL_PART4.png"></img>
---
## 資料彙總
將介紹 `group_by`, `summarize`
<img src="./resources/figures/R_ETL_Fn2.png"></img>
--- &twocol_dynamic w1:78% w2:18%
## 練習-資料`彙總`(1/2)
*** =left
### `group_by` 用來將資料`包裝成一組`,做後續的彙總
### `summarise`則用來做後續的各類`彙總操作`
```
Cl_info_part3 = group_by(Cl_info_part2,time) #先匯總
Cl_info_part4 = summarise(Cl_info_part3,
mortage_total_bal = sum(mortgage_bal, na.rm = TRUE))
```
- `第一個參數`為輸入的 data frame
- `第二個欄位`之後都是用來group by/summarise 的欄位
### 給熟悉`SQL`的使用者
```
select sum(mortgage_bal) as mortage_total_bal
from Cl_info group by time ;
```
*** =right
<img src = './resources/figures/R_ETL_DPLYR_SUMMARIZE.png'></img>
--- &vcenter
<q>group by 可加先下也可不下,不下的情況是直對接`全部`資料做集匯總運算 </q>
---
## 練習-資料`彙總`(2/2)
1. 將房貸餘額每個月的值算出來
2. 將GDP每年的值算出來
```
GDP_part5 = filter(summarise(group_by(GDP_part4,year),GDP=sum(GDP)),is.na(year)==F)
```
<img src="./resources/figures/R_ETL_SUMMARIZE.png"></img>
---
## 彙總函數 summarise
可以使用的函數如下所列
- mean 平均值
- sum 加總
- n 計算個數 例如: A B B C 輸出`4`
- n_distinct 計算不同物件的個數 例: A B B C 輸出`3`
- max, min 最大或最小值
- median 中位數
---
## mean
### 請計算每月全體銀行餘額平均值(eg1)
<img src="./resources/figures/R_ETL_MEAN.png"></img>
---
## n
### 請計算每個月有多少家銀行有房貸餘額(eg2)
<img src="./resources/figures/R_ETL_N.png"></img>
---
## n_distinct
### 請計算每年有多少家銀行有房貸餘額(eg3)
<img src="./resources/figures/R_ETL_NDISTINCT.png"></img>
---
## max
### 請計算每月單一銀行擁有的最多房貸餘額(eg4)
<img src="./resources/figures/R_ETL_MAX.png"></img>
---
## first, last
### 請計算每月房貸餘額排名第ㄧ的銀行(eg5)
<img src="./resources/figures/R_ETL_FIRST.png"></img>
---
## 複雜一點的函數
- first 該群體第一個,可配合`order_by` 使用; first(x,order_by=y)
- last 該群體最後一個,可配合`order_by` 使用; last(x,order_by=y)
- nth 該群體的第n個,可配合`order_by` 使用; nth(x,10))
---
## nth
### 請計算每月房貸餘額排名第2的銀行 (eg6)
<img src="./resources/figures/R_ETL_NTH.png"></img>
---
## 練習題目- 解答(1/2)
```
eg1 = summarise(group_by(Cl_info_part2,time) ,
mortage_mean_bal = mean(mortgage_bal, na.rm = TRUE))
eg2_1 = filter(Cl_info_part2,mortgage_bal >0)
eg2_2 = summarise(group_by(eg2_1,time),count = n())
eg3_1 = filter(Cl_info_part2,mortgage_bal >0)
eg3_2 = mutate(eg3_1,year = format(time,"%Y"))
eg3_3 = summarise(group_by(eg3_2,year),count = n_distinct(bank_nm))
```
---
## 練習題目- 解答(2/2)
```
eg4 = summarise(group_by(Cl_info_part2,time),
val = max(mortgage_bal))
eg5_1 = arrange(Cl_info_part2,time,desc(mortgage_bal))
eg5_2 =summarise(group_by(eg5_1,time),val = first(bank_nm))
eg6_1 = arrange(Cl_info_part2,time,desc(mortgage_bal))
eg6_2 = summarise(group_by(eg6_1,time),
val = nth(bank_nm,2))
```
--- .segue bg:red
## 接下來比較難,真的!!!!
---
## 結合表格
1. cbind 用來做 `1-1` **水平**結合
2. rbind 用來做 **垂直**結合
3. left_join 用來做`多對多` **水平**結合
4. inner_join 用來做`多對多` **水平**結合
> 看得懂在幹嘛嗎?
---
## 圖解`結合表格`
<img src="./resources/figures/R_ETL_Fn3.png" width="100%"></img>
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## join講解前資料準備
*** =left
### 接下來先從各類join開始說明
先`建立資料集`
```
x=data.frame(c1 = c(1,1,2,3,4,5,5),
c2 = c('A','B','C','D','E','F','G'))
y=data.frame(c1 = c(1,2,2,3,4,6,6),
c2 = c('A','B','C','D','E','F','G'))
```
*** =right
--- &twocol_dynamic w1:68% w2:28%
## join講解前資料準備
*** =left
### 接下來先從各類join開始說明
先`建立資料集`
```{r}
x=data.frame(c1 = c(1,1,2,3,4,5,5),
c2 = c('A','B','C','D','E','F','G'))
y=data.frame(c1 = c(1,2,2,3,4,6,6),
c2 = c('A','B','C','D','E','F','G'))
```
打入 `View(x)`與`View(y)`應該會看見