Datenimport aus Dateien

Last updated on 2024-09-17 | Edit this page

Overview

Questions

  • Wie importiere ich Daten? (readr, readxl, …)
  • Auf was muss ich achten?

Objectives

  • Datenimport via readr und readxl
  • Kodierung von Zahlen und Texten
  • Pfadangaben

In R können Daten aus verschiedenen Quellen und von verschiedenen Orten eingelesen werden.

Die gängigsten Quellen sind:

  • Textdateien (z.B. .csv, .tsv, .txt)
  • Excel-Dateien (z.B. .xlsx, .xls)
  • Datenbanken (z.B. MySQL, PostgreSQL, SQLite)

Die gängigsten Orte sind:

  • lokale Dateien
  • URLs, also direkter Datenimport aus dem Internet oder lokalem Netzwerk

Im Folgenden einige Beispiele zum Einlesen von Daten aus Dateien in R. Die lokalen Dateien müssen sich im Arbeitsverzeichnis befinden, das mit getwd() abgefragt und mit setwd() gesetzt werden kann (oder mit entsprechenden Menüeinträgen in RStudio), oder mit vollem Verzeichnisinformationen angegeben werden (nicht gezeigt und nicht empfohlen). Um den folgenden Beispielcode mit lokalen Dateien auszuführen, müssen daher die Dateien storms-2019-2021.csv und storms-2019-2021.xlsx erst ins aktuelle Arbeitsverzeichnis gedownloaded werden.

R 

library(readr)
# CSV aus dem Internet
read_csv("https://raw.githubusercontent.com/tidyverse/dplyr/master/data-raw/storms.csv")

# lokale Excel-Datei
readxl::read_xlsx("storms-2019-2021.xlsx",
                  sheet = "storms-2020") # explizite Angabe des Tabellenblatts

# lokale CSV Datei Semikolon getrennt (";") und mit westeuropäischem Zahlenformat ("," als Dezimaltrenner)
read_csv2("storms-2019-2021.csv")

# explizites Einstellen des Daten- und Dateiformats
# (hier analog zu den Standardeinstellungen von `read_csv2()`)
read_delim(
  "storms-2019-2021.csv", # Dateiname
  delim = ";", # Spaltentrenner der Datei
  locale = locale( # zusätzliche Einstellungen wie gespeicherte Informationen kodiert sind
    decimal_mark = ",", # Dezimaltrenner
    grouping_mark = ".", # Tausendertrenner
    encoding = "latin1" # (alte) westeuropäisches Buchstabenkodierung (z.B. Umlaute)
    )
  )

Beachten sie im letzten Beispiel das explizite Setzen des Textencodings, um sicherzustellen, dass Umlaute korrekt eingelesen werden (hier im Beispiel wird latin1 verwendet, was für westeuropäische Länder wie Deutschland oder Frankreich üblich ist bzw. war). Dies ist vor allem beim Import von alten Daten wichtig, die in einem anderen Zeichensatz kodiert sein könnten. Heutzutage wird meist UTF-8 verwendet, was ein internationaler Standard ist und alle Zeichen korrekt darstellt. Dies ist auch das Standardencoding für die meisten Funktionen wie z.B. in readr und readxl.

Zudem wird im obigen read_delim() Beispiel die Zahlenkodierung explizit gesetzt. Das heisst, dass Dezimaltrenner und Tausendertrenner explizit angegeben werden, da z.B. westeuropäische Länder wie Deutschland oder Frankreich Dezimaltrenner und Tausendertrenner vertauscht haben im Vergleich zu englischsprachigen Ländern (welche die Standardspezifikationen für CSV-Dateien sind). Daher wird in den meisten Skriptsprachen eine zusätzliche CSV-Datei-Spezifikation read_csv2() angeboten, die explizit für westeuropäische Länder konfiguriert ist und implizit die Spalten- und Dezimaltrennzeichen wie im obigen Beispiel setzt.

Das Schreiben von Dateien erfolgt analog, indem einfach write_ anstelle von read_ verwendet wird.

Die Funktionen des readr Paketes sind übersichtlich in dessen Cheat Sheet zusammengefasst.

CLICK TO ENLARGE: cheat sheet for readr ackage

Frage zu CSV Import

Was ist der Unterschied zwischen read_csv() und read_csv2()?

read_csv() und read_csv2() sind Funktionen aus dem readr package, die beide CSV-Dateien einlesen können. Der Unterschied liegt in der Standardkonfiguration der Funktionen. read_csv() ist für CSV-Dateien mit Komma als Dezimaltrenner und Punkt als Tausendertrenner konfiguriert (z.B. für englische oder amerikanische Datenkodierungen), während read_csv2() für CSV-Dateien mit Semikolon als Spaltentrenner und Komma als Dezimaltrenner konfiguriert ist (wie es in Westeuropa wie Deutschland oder Frankreich Standard ist).

Aufgabe: Datenimport

Führen sie die obigen Beispiele aus und passen sie sie an, um die Dateien storms-2019-2021.csv und storms-2019-2021.xlsx einzulesen. Hierzu müssen diese Dateien ggf. zuvor gedownloaded werden (oder sie verwenden direkt die URL zu den online verfügbaren Dateien).

Wieviele Zeilen haben die jeweiligen Datensätze? Und wie erklärt sich der Unterschied?

Die Datensätze haben unterschiedliche Größen:

  • storms-2019-2021.csv hat 19 Zeilen, es umfasst die Jahre 2019-2021.
  • storms-2019-2021.xlsx hat 10 Zeilen, es umfasst nur das Jahr 2020 da nur ein einzelnes Datenblatt importiert wurde.

Pfade und Arbeitsverzeichnis

In R können Dateien relativ zum Arbeitsverzeichnis geladen werden. Das Arbeitsverzeichnis ist der Ordner, in dem R nach Dateien sucht, wenn keine vollständigen Pfade angegeben sind. Das Arbeitsverzeichnis kann mit getwd() abgefragt und mit setwd() geändert werden. In RStudio kann das Arbeitsverzeichnis auch über das Menü “Session” -> “Set Working Directory” -> “To Source File Location” gesetzt werden.

Dies erlaubt das Laden von Dateien ohne Angabe des vollständigen Pfades, wenn sich die Dateien im Arbeitsverzeichnis befinden. Der große Vorteil ist, dass der Code portabler wird, da er nicht mehr von absoluten Pfaden (also wwo die Daten auf ihrem Computer genau liegen) abhängt.

Alternativ können auch relative Pfade verwendet werden, um Dateien in Unterordnern relativ zum Arbeitsverzeichnis zu laden. Zum Beispiel, wenn sich die Datei data.csv im Unterordner data des Arbeitsverzeichnisses befindet, kann sie mit read_csv("data/data.csv") geladen werden.

Wenn nötig, können auch vollständige Pfade verwendet werden, um Dateien von beliebigen Orten auf dem Computer zu laden. Das nennt man dann einen absoluten Pfad. Ein Beispiel auf einem Windows-System wäre read_csv("C:/Users/Username/Documents/data.csv").

Wenn sie die letzte Pfadangabe mit der Standard-Windows-Schreibweise vergleichen, werden sie feststellen, dass diese normalerweise mit Backslashes \ arbeitet, also hier "C:\Users\Username\Documents\data.csv". Das Problem ist, dass der Backslash in R als Escape-Zeichen verwendet wird, um spezielle TEXT-Zeichen zu kodieren. Daher wird der Backslash in Pfadangaben in R oft verdoppelt, um dies zu umgehen. Also würde der Pfad in R so aussehen: "C:\\Users\\Username\\Documents\\data.csv". Alternativ können sie auch in Windows (wie im obigen Beispiel) die “Linux-Schreibweise” verwenden, die mit Schrägstrichen / arbeitet, die in R ohne Probleme verwendet werden können.

Key Points

  • Dateinamen sind Textinformation und müssen in Anführungszeichen gesetzt werden.
  • Pfade können absolut (eher schlecht) oder relativ zum Arbeitsverzeichnis angegeben werden. Letzteres ist portabler und empfohlen.
  • Das Arbeitsverzeichnis kann mit getwd() und setwd() abgefragt und gesetzt werden.
  • In Microsoft Windows können Pfade auch mit Schrägstrichen / statt Backslashes \ geschrieben werden.
  • Achten sie auf die korrekte Kodierung von Textdateien, um Umlaute und Sonderzeichen korrekt einzulesen.
  • Denken sie daran, dass deutsche CSV-Dateien oft Semikolon (;) als Trennzeichen und Komma , als Dezimaltrenner verwenden.
  • Excel-Dateien enthalten i.d.R. mehrere Blätter, die einzeln importiert werden müssen.
  • Zusammenfassung im readr Cheat Sheet

Dieses Dokument wurde mit Unterstützung von GitHub Copilot erstellt, einem KI-gestützten Autocompletion-Tool, das auf der OpenAI GPT-3-Technologie basiert.