S (язык программирования)

S — язык программирования, разработанный фирмой AT&T Bell Labs (появился в середине 80-х годов), предназначен для обработки данных. Разработано несколько версий расширения языка S — S-Plus, для различных платформ (UNIX, SunOS, Windows).

В описании S-Plus [1] (см. также [2] ), приведенном S-Press [3], отмечается, что этот продукт содержит объектно-ориентированный язык программирования, что обеспечивает возможность контролировать состояние описанных на этом языке объектов в любой точке алгоритма. Причем объектами являются все наборы данных, функции и модели анализа. Это выгодно отличает данный продукт от специализированных программных пакетов. Вы больше не должны собирать команды и функции, помещать все в это черный ящик и ждать итоговой распечатки. Преимущества нового подхода состоят в обеспечении контролируемости на каждом шаге вычислений, понятности операций и уверенности в результате. Отмечается, что из концепции S-Plus исключена генерация красивых, но жестко заданных отчетов (printouts).

(S-PLUS Features at a Glance [4] ).

• Имеется пользовательский интерфейс с системой меню, позволяющий осуществлять последовательность действий в диалоге с программой.
• Имеется встроенный объектно-ориентированный язык.

S-PLUS поддерживает:

• Классы (объекты), механизм наследования, обобщённые функции и методы.
• Операции и функции для работы со скалярными величинами, векторами и массивами
• Структурный язык, включающий операторы for, while, next, repeat, break.
• Логические операторы: >, >=, <, <=, ==,!=, &, if else, all, any.
• Интеллектуальные операторы для работы с объектами
• Объект список, позволяющий создавать структурированные массивы разнородных объектов.
• Функцию подстановки для цикла, обрабатывающего сходные объекты.
• Функции "By" и "Aggregate" (for analyzing specific variables for each of the various levels of another variable).

S-PLUS позволяет:

• Создавать собственные процедуры обработки данных.
• Корректировать/модифицировать любую из 1650 имеющихся функций.

• Можно использовать как интерфейс (front-end) для коммерческих библиотек (IMSL, NAG и т. д.)
• Динамическая и статическая загрузка программ пользователя, написанных на языках C или Фортране.
• Динамическая загрузка DLL в Windows

• Порождение процессов.
• Доступ к редакторам, имеющимся в системе.
• Обмен данными с операционной системой и другими приложениями.

• ASCII-файлы.
• Ввод данных с клавиатуры.
• Ввод данных из бинарных файлов, создаваемых программами пользователя, написанными на языках C или Фортране.
• Непосредственный экранный ввод (Interactive data editor).
• Вывод в форматах PostScript и HPGL.
• Поддерживает все драйверы принтеров в MS Windows.
• Импорт/Экспорт данных (data frame) из электронных таблиц Excel и Lotus 1-2-3 для Windows.
• Импорт/Экспорт данных из формата dBase или любого другого формата, поддерживаемого ODBC.
• Имеется пользовательский интерфейс с системой меню, позволяющий осуществлять последовательность действий в диалоге с программой (Interactive analysis, with step-by-step feedback).

Контекстная подсказка (help system); обширная документация; Command line recall and editing; Telephone and e-mail Helpline.

• Функции (Classic and modern functions insure penetrating analysis and best fit)
• Basic statistics
• Элементарная статистика (Descriptive summary statistics)
• Проверка гипотез по критерию Стьюдента
• Проверка гипотез по критерию хи-квадрат
• Ранговый критерий Вилксона
• Биномиальный тест
• Mantel-Haenszel test
• Стандартные распределения плотности
• Многофакторная статистика и графика
• Иерархическая кластеризация
• Метод k-средних
• Model-based clustering
• Древовидная классификация (Tree classifiers)
• Log-linear contingency table analysis (анализ случайностей)
• Minimum spanning tree (минимально разветвленное дерево)
• Компонентный анализ (Principal components)
• Факторный анализ (Factor analysis)
• Каноническая корреляция (Canonical correlation)
• Многомерное масштабирование (Multi-dimensional scaling)
• Chernoff’s faces
• Графическое представление кластеров в форме диаграмм (Star-symbol plots) и дендрограмм, отображающих дерево кластеров
• Матрицы графиков для пар переменных (Scatterplot matrices)
• Математические вычисления
• Операции с векторами и матрицами (+, * и т. д.)
• Eigenanalysis
• Инвертирование матриц и решение линейных уравнений
• Нахождение собственных (Singular) значений и QR декомпозиция
• Поддержка стандарта IEEE (IEEE special values supported)
• Интерфейс с пакетом LAPACK (численные методы линейной алгебры)
• Определители и нормы матриц и [conditional estimation]
• Решение линейных уравнений для задач неопределенности, квадратичных уравнений и метода наименьших квадратов
• Диаграммы оценки качества (Quality control charts)
• Shewhart charts
• Cusum charts
• Специализированные графики (xbar, s, np, p, c, u)
• Регрессия и дисперсионный анализ (Regression and ANOVA)
• Линейная регрессия методом наименьших квадратов (least squares)
• Нелинейная регрессия методом наименьших квадратов
• Дисперсионный анализ (Balanced and unbalanced ANOVA)
• Обратная регрессия (Stepwise regression)
• Корреляция квадратов остатков (Least trimmed squared residuals regression (high breakdown point robust regression))
• Обобщенная линейная модель (Generalized linear models)
• Обобщенная модель роста (Generalized additive models (GAM))
• Residual deviance (for model comparison)
• ACE and AVAS regression models
• Projection pursuit regression
• M-estimates of regression
• Tree-based regression
• Survival analysis
• Kaplan-Meier and Fleming-Harrington curves
• G-rho survival curve tests
• Parametric survival models
• Cox proportional hazards models for time dependent covariates, multiple events and discontinuous intervals of risk
• Formula-based model specification
• National rate tables for age and sex matching of subjects to estimate expected survival curves
• Анализ временных рядов / сигналов (Time series/signal analysis)
• Автокорреляция
• Построение автокорреляционной модели (классической и грубой)
• Построение АРИСС-моделей (ARIMA models)
• Вычисление параметров линейных фильтров
• Complex demodulation
• Спектральный анализ
• Преобразование Фурье и алгоритм БПФ (Fourier transformations)
• Сглаживание (разнообразные классические и грубые методы)
• Интегрированная графика, позволяющая наилучшие методы визуализации данных и результатов
• Вывод графиков в нескольких окнах (Multiple graphics windows)
• Управление мышью (Location of graphics via mouse)
• Анализ графиков мышью (Point identification using mouse).
• Переопределение цветовой гаммы (User-definable color maps).
• Interactive color map save/load.
• Трехмерное вращение графиков (3D data spinning).
• Матрица для отображения взаимосвязи многих переменных.
• Condition on different levels of an underlying variable.
• Formula-based display specification with conditioning on factors or continuous variables.
• Multi-paneled displays with flexible control over axes and aspect ratios.
• «Banking» computations that let the data select the aspect ratio.
• Трехмерная графика.
• Contour plot.
• Data spinning.
• Mesh surface with user-selected perspective.
• Image plots (pixel data representation, color or gray scale).
• Scatterplot matrix brushing.
• Двумерная графика (2D plotting).
• График двух переменных (X-Y scatterplots).
• График временной зависимости (Time series plots).
• Диаграммы (Box plots, pie charts, histograms, bar plots, dot charts).
• Семейства кривых (Overlay multiple plots or display side-by-side).
• Логарифмический и линейный масштабы (Log and linear axis scaling).
• Управление стилями линий, курсоров, текста, цветом и пр.
• Карты США.
• Функции по выводу карт (General mapping functions).
• Графический пользовательский интерфейс (Windows GUI features).
• Опции могут отображаться в специальных диалоговых панелях (dialog box), что создает дружественность интерфейса.
• Управление объектами и возможность наблюдения за их состоянием (Object brower to interactively display filter type and select S-PLUS objects).
• Отображение предыдущих команд, сохраняемых в специальном файле (Command history window displays all commands, which can be selected, executed, edited or saved to a file).
• Поддержка DDE, позволяющая приложениям, разработанным под Visual Basic или Visual C++ использовать S-Plus, посылая команды на исполнение и получая результаты (DDE serve support allows applications to send commands to S-PLUS and receive results, e.g. Visual Basic or Visual C++ interface applications).
• Включает диалоговые панели (dialog boxes) для задания параметров функций S-PLUS в диалоговом режиме.
• Включает возможность настраивать (создавать новые) меню, диалоговые панели и органы управления, связанные с командами и функциями S-PLUS (customizable menus to generate S-PLUS commands, customizable dialog boxes and controls).

Библиотека timeslab [5], содержащая функции для построения АРСС (ARMA) моделей и анализа временных рядов. Используется интерфейс S с библиотеками Фортрана (судя по исходному тексту — IMSL, NAG, ACM Collection).

Ниже приведен краткий список библиотек, содержащих функции на языке S и Splus, реализующие описанные методы, предлагаемые для решения задачи прогнозирования, а также несколько библиотек, позволяющих связывать текст на языке S с текстом, написанным на Фортране или C (C++) :

• class (недоступная ссылка) — библиотека подпрограмм для классификации
• fracdiff  — подпрограммы вычисления параметров АРИСС-модели
• gmanova — подпрограммы дисперсионного анализа
• linreg — подпрограммы построения линейной регрессии
• mclust (недоступная ссылка) — подпрограммы кластерного анализа
• mda — подпрограммы дискриминантного анализа
• mmreg — подпрограммы построения множественной регрессии
• nnet — прогнозирование с использованием нейронных сетей
• nonlin — подпрограммы построения нелинейной регрессии
• pear — периодическая авторегрессия
• s.f77.c.libs  — программный интерфейс с Фортраном и C
• safe.predict
• time.series — анализ временных рядов с использованием АРСС-моделей
• time.series.guide — руководство по анализу временных рядов
• timeslab — подпрограммы по анализу временных рядов с использованием текстов на Фортране

Примером совмещения возможностей S и дружественного пользовательского интерфейса, описываемого на языке LISP может служить пакет S-Mode (Emacs, упоминаются версии 4.8 и ниже).

Следует упомянуть о том факте, что в тексте, описывающем достоинства языка R, указывается ряд недостатков языка S и его программных реализаций (ошибки по памяти, не полная совместимость для различных платформ и пр.). Кроме того не ясна доступность программных оболочек и компиляторов, возможно, их стоимость — велика. (Указывается, что R распространяется свободно — standart GNU-style copyleft — в отличие от copyright).

В приведенных ниже статьях содержится сопоставление SAS и S — двух программных продуктов, занимающих лидирующие позиции на рынке программ для анализа и обработки данных. Оба продукта содержат собственные языки программирования и средства разработки. Автор указывает на то, что он использует оба средства, однако предпочтительнее для него S-Plus. Один из аргументов в пользу S-Plus — его более низкая стоимость.

Dr. Terry Therneau uses both S-PLUS and SAS to maximize his data analysis

Sjo, Inc. uses S-PLUS to develop futures trading methodologies

Financial Modeling in S-PLUS

Market researchers seeking more from their data turn to S-PLUS

Дистрибуторы S-PLUS — Sales Department StatSci Europe https://web.archive.org/web/20100407211323/http://www.statsci.co.uk/

• Core Math LIBrary — сборник статистических библиотек на Фортране, с исходными текстами снабженными комментариями, включающими описание методов.
• Statlib содержит информацию, включая исходные коды с примерами данных (datasets and code). Указываются языки XLispStat, S, R, BLSS и др.
• S-Plus, MathSoft Home Page содержит информацию по языкам программирования S и S-Plus.
• Power Analysis software for PC-s (недоступная ссылка) обширный список программ, предназначенных для проверки статистических гипотез при анализе мощности. Обзор статистических пакетов и ссылок на соответствующие страницы.
• Kovach Computing services содержит список сайтов по статистической обработке данных. Предоставляет консультации по пакетам SIMSTAT, MVSP, Oriana.
• NetLib , https://web.archive.org/web/20000916005332/http://risc1.numis.nwu.edu/ftp/pub/list-packages.html
• NPSTAT home содержит большой список современные методы для непараметрического контроля и других методов статистической обработки (statistics in general).

• R (язык программирования)
• D (язык программирования)
• Планкалкюль (первый язык высокого уровня)
• E (язык программирования)
• Java (язык программирования)