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  • 在第一章中,作者将从小处着手,但内容完整,向读者展示应用程序的所有主要部分以及它们如何组合在一起。

  • 在第二章和第三章中,读者将开始详细了解Shiny应用程序的两个主要部分:前端(用户在浏览器中看到的内容)和后端(使应用程序起作用的代码)。

  • 第四章将通过案例研究来完成,以帮助巩固读者迄今为止所学的概念。

    第一个Shiny app

    简介

    在本章中,我们将创建一个简单的Shiny应用程序。首先,我将向您展示Shiny应用程序所需的最低样板,然后您将学习如何启动和停止它。接下来,您将学习每个Shiny应用程序的两个关键组件:UI(用户界面的缩写),它定义了应用程序的外观,以及服务器功能,它定义了应用程序的工作方式。Shiny使用响应式编程在输入更改时自动更新输出,因此我们将通过学习Shiny应用程序的第三个重要组件:响应式表达式来结束本章。

    如果你还没有安装Shiny,现在用以下命令安装它

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    install.packages("shiny")

    如果您已经安装了Shiny,请使用 packageVersion("shiny") 检查您是否安装了1.5.0或更高版本。然后在当前的R会话中加载:

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    library(shiny)

    创建应用程序目录和文件

    创建Shiny应用程序有多种方法,最简单的是为您的应用程序创建一个新目录,并在其中放置一个名为 app.R 的单个文件。这个app.R文件将用于告诉Shiny应用程序应该如何展示界面以及应该如何运行。

    通过创建新目录并添加如下所示的app.R文件来尝试一下:

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    library(shiny)
    ui <- fluidPage(
    "Hello, world!"
    )
    server <- function(input, output, session) {
    }
    shinyApp(ui, server)

    以上是完整的、基础的Shiny应用程序!仔细观察上面的代码,app.R做了四件事:

  • 它调用 library(shiny) 来加载shiny包。

  • 它定义了用户界面,即人类与之交互的HTML网页。在这种情况下,它是一个包含 “Hello,world!” 的页面。

  • 它通过定义 server 函数来指定应用程序的行为。目前为空,因此我们的应用程序不做任何事情,但我们稍后会回过头来重新审视这一点。

  • 它使用 shinyApp(ui,server) 来构建并启动一个从用户界面和服务器构建的Shiny应用程序。

    RStudio提示 :在RStudio中有两种方便的方法可以创建新的应用程序:

  • 通过点击 File | New Project ,然后选择 New Directory Shiny Web Application ,可以一次性创建一个新的目录和 app.R 文件,其中包含基本的应用程序。

  • 如果您已经创建了 app.R 文件,可以通过键入 “shinyapp” 并按 Shift+Tab 快速添加应用程序样板。

    运行和停止

    您可以通过几种方式运行此应用程序:

  • 单击文档工具栏中的 Run App (图1.1)按钮。

  • 使用键盘快捷键: Cmd / Ctrl + Shift + Enter

  • 如果您没有使用RStudio,则可以使用 (source()) 1 整个文档,或使用包含app.R的目录的路径调用 shiny::runApp()

    从这些选项中选择一个,并确认您看到的与图1.2中的相同的应用程序。恭喜!您已经制作了您的第一个Shiny应用程序。

    在你关闭应用程序之前,回到RStudio并查看R控制台。你会注意到它说类似于:

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    #> Listening on http://127.0.0.1:3827

    这告诉你应用程序的URL:127.0.0.1是一个标准地址,表示“这台计算机”,而3827是一个随机分配的端口号。你可以将该URL输入到任何兼容的web浏览器中以打开应用程序的另一个副本。

    另外请注意,R正在运行:R提示符不可见,控制台工具栏显示一个停止符号图标。当Shiny应用程序正在运行时,它会“阻止”R控制台。这意味着在Shiny应用程序停止之前,您无法在R控制台运行新的命令。

    您可以使用以下选项之一停止应用程序并返回对控制台的访问权限:

  • 点击R控制台工具栏上的停止符号图标。

  • 单击控制台,然后按Esc(或按 Ctrl + C 如果您没有使用RStudio)。

  • 关闭Shiny应用程序窗口。

    Shiny应用程序开发的基本工作流程是编写一些代码,启动应用程序,与应用程序交互,编写更多代码,然后重复。如果你使用的是RStudio,你甚至不需要停止和重新启动应用程序来查看你的更改 - 你可以按下工具箱中的 Reload app 按钮或使用 Cmd/Ctrl + Shift + Enter 键盘快捷键。我将在第5章中介绍其他工作流程模式。

    添加用户界面控件

    接下来,我们将向用户界面添加一些输入和输出,使其不再如此简约。我们将创建一个非常简单的应用程序,向您展示datasets包中包含的所有内置数据框。

    用以下代码替换您的ui:

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    ui <- fluidPage(
    selectInput("dataset", label = "Dataset", choices = ls("package:datasets")),
    verbatimTextOutput("summary"),
    tableOutput("table")
    )

    这个例子使用了四个新函数:

  • fluidPage() 是一个布局函数,用于设置页面的基本视觉结构。您将在第6.2节中了解更多关于它们的信息。

  • selectInput() 是一种输入控件,使用户可以通过提供值与应用程序进行交互。在这种情况下,它是一个带有标签“Dataset”的下拉菜单,允许您从R自带的内置数据集中选择一个。您将在第2.2节中了解更多关于输入的信息。

  • verbatimTextOutput() tableOutput() 是输出控件,它们告诉Shiny将渲染的输出放在哪里(我们稍后再了解)。 verbatimTextOutput() 显示代码, tableOutput() 显示表格。您将在第2.3节中了解更多关于输出的信息。

    布局函数、输入和输出有不同的用途,但它们在本质上都是相同的:它们都是生成HTML的巧妙方式,如果您在Shiny应用程序之外调用其中任何一个,您将在控制台上看到HTML输出。不要害怕深入研究这些不同的布局和控件是如何工作的。

    现在运行应用程序。您将看到图1.3,一个包含下拉框的页面。我们只看到了输入,而没有看到两个输出,因为我们还没有告诉Shiny输入和输出之间的关系。

    添加行为

    接下来,我们将通过在 server 函数中定义它们来为输出提供生命。

    Shiny使用响应式编程使应用程序具有交互性。您将在第3章中了解更多关于响应式编程的信息,但现在只需知道,它涉及到告诉Shiny如何执行计算,而不是命令Shiny实际去做。这就像给某人食谱与命令他们给您做三明治之间的区别。

    我们将为样本应用程序中的摘要和表格输出提供“食谱”,以告诉Shiny如何填充这些输出。用以下代码替换您的空server函数:

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    server <- function(input, output, session) {
    output$summary <- renderPrint({
    dataset <- get(input$dataset, "package:datasets")
    summary(dataset)
    })

    output$table <- renderTable({
    dataset <- get(input$dataset, "package:datasets")
    dataset
    })
    }

    赋值运算符(<-)的左侧, output$ID ,表示您正在为具有该ID的Shiny输出提供食谱。赋值运算符的右侧使用特定的render函数来包装您提供的代码。每个 render{Type} 函数旨在生成特定类型的输出(例如文本、表格和图形),并且通常与 {type}Output 函数配对。例如,在此应用程序中, renderPrint() verbatimTextOutput() 配对以显示具有固定宽度(逐字)文本的统计摘要,而 renderTable() tableOutput() 配对以在表格中显示输入数据。

    再次运行应用程序并尝试使用,观察更改输入时输出会发生什么变化。图1.4显示了打开应用程序时应该看到的内容。

    请注意,每当您更改输入数据集时,摘要和表格都会自动更新。这种依赖性是通过在输出函数中引用 input$dataset 而隐式创建的。 input$dataset 被填充为UI组件中id为dataset的当前值,并且当该值发生变化时,将导致输出自动更新。这就是反应性的本质:输出在输入发生更改时自动(重新计算)。

    使用反应式表达式减少重复

    即使在这个简单的例子中,我们也有一些重复的代码:下面的这行代码在两个输出中都存在。

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    dataset <- get(input$dataset, "package:datasets")

    在任何一种编程中,重复的代码都是不良的实践;它可能在计算上是浪费的,更重要的是,它增加了维护或调试代码的难度。在这里不是那么重要,但我想在一个非常简单的上下文中说明这个基本概念。

    在传统的R脚本中,我们使用两种技术来处理重复的代码:要么捕获变量的值,要么用函数捕获计算。不幸的是,这两种方法在这里都不适用,原因将在第13.2节中介绍,我们需要一个新的机制: 反应式表达式

    您可以通过将代码块包装在 reactive({...}) 中并将其分配给变量来创建反应式表达式,并且可以通过像调用函数一样来使用反应式表达式。然而,尽管看起来像是在调用函数,但反应式表达式有一个重要的区别:它只在其第一次被调用时运行,然后将其结果缓存直到需要更新。

    我们可以更新我们的server()函数来使用反应式表达式,如下所示。这个应用程序的行为完全相同,但运行更有效率,因为它只需要检索数据集一次,而不是两次。

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    server <- function(input, output, session) {
    # Create a reactive expression
    dataset <- reactive({
    get(input$dataset, "package:datasets")
    })

    output$summary <- renderPrint({
    # Use a reactive expression by calling it like a function
    summary(dataset())
    })

    output$table <- renderTable({
    dataset()
    })
    }

    我们会多次回到响应式编程,但即使只有对输入、输出和反应式表达式的粗略了解,也可以构建非常有用的Shiny应用程序!

    总结

    在本章中,您创建了一个简单的应用程序-这不是很有趣或很有用,但是您已经看到了使用现有的R知识构建Web应用程序的容易程度。在接下来的两章中,您将学习更多关于用户界面和响应式编程的知识,这是Shiny的两个基本构建块。现在是获取Shiny速查表的绝佳时机。这是一个很好的资源,可以帮助您记住Shiny应用程序的主要组件。

    练习

    1.8.1 创建一个应用程序,通过姓名向用户打招呼。您可能不知道需要使用哪些函数来完成此操作,因此我已经在下方包含了一些代码行。请考虑需要使用哪些行,然后将它们复制并粘贴到Shiny应用程序的适当位置。

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    tableOutput("mortgage")
    output$greeting <- renderText({
    paste0("Hello ", input$name)
    })
    numericInput("age", "How old are you?", value = NA)
    textInput("name", "What's your name?")
    textOutput("greeting")
    output$histogram <- renderPlot({
    hist(rnorm(1000))
    }, res = 96)

    1.8.2 假设你的朋友想设计一个应用程序,允许用户设置一个介于1和50之间的数字(x),并显示这个数字乘以5的结果。以下是他/她的第一次尝试:

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    library(shiny)

    ui <- fluidPage(
    sliderInput("x", label = "If x is", min = 1, max = 50, value = 30),
    "then x times 5 is",
    textOutput("product")
    )

    server <- function(input, output, session) {
    output$product <- renderText({
    x * 5
    })
    }

    shinyApp(ui, server)

    其不幸报错如下,请尝试修复错误:

    1.8.3 将前一个练习中的应用程序扩展为允许用户设置乘数y的值,以便应用程序产生x * y的值。最终结果应如下所示:

    1.8.4 以下面的应用程序为例,它为上一练习中描述的最后一个应用程序添加了一些附加功能。有什么新功能?如何使用响应式表达式减少应用程序中的重复代码量。

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    library(shiny)

    ui <- fluidPage(
    sliderInput("x", "If x is", min = 1, max = 50, value = 30),
    sliderInput("y", "and y is", min = 1, max = 50, value = 5),
    "then, (x * y) is", textOutput("product"),
    "and, (x * y) + 5 is", textOutput("product_plus5"),
    "and (x * y) + 10 is", textOutput("product_plus10")
    )

    server <- function(input, output, session) {
    output$product <- renderText({
    product <- input$x * input$y
    product
    })
    output$product_plus5 <- renderText({
    product <- input$x * input$y
    product + 5
    })
    output$product_plus10 <- renderText({
    product <- input$x * input$y
    product + 10
    })
    }

    shinyApp(ui, server)

    1.8.5 以下应用程序与您在本章前面看到的应用程序非常相似:您从包中选择一个数据集(这次我们使用ggplot2包),应用程序会打印出数据的摘要和图表。它还遵循良好的实践,并利用响应式表达式来避免代码冗余。但是,下面提供的代码存在三个错误。您可以找到并修复它们吗?

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    library(shiny)
    library(ggplot2)

    datasets <- c("economics", "faithfuld", "seals")
    ui <- fluidPage(
    selectInput("dataset", "Dataset", choices = datasets),
    verbatimTextOutput("summary"),
    tableOutput("plot")
    )

    server <- function(input, output, session) {
    dataset <- reactive({
    get(input$dataset, "package:ggplot2")
    })
    output$summmry <- renderPrint({
    summary(dataset())
    })
    output$plot <- renderPlot({
    plot(dataset)
    }, res = 96)
    }

    shinyApp(ui, server)

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