[R] 종 다양성 계산하기

심심해서 만들어 보았다. 

지수는 총 3개(Margalef 's Richness index, Pielou's evenness index, Shannon-Wienner index )를 계산하였다.

 

| 예제 데이터 

sam1 = c(2,8,1,1,3)
sam2 = c(3,7,3,1,0)
sam3 = c(10,3,0,0,2)

df <- data.frame(sam1, sam2, sam3)
df

rownames(df) <- c("See_holly", 
                  "Sand_couch", 
                  "Sea_bindweed", 
                  "Sporobolus pungens", 
                  "Echinophora_spinosa")

 

 

| 계산 코드 

초기 코드 

ri_sh_ev <- function(DF){
  DFF <-   DF
  # richness
  DFF[(nrow(DFF) + 1),] <- 0
  rownames(DFF)[nrow(DFF)] <- "Richness"
  
  for (i in colnames(DF) ){
    rich <- (length(DF[DF[i] != 0,i ])-1)/log(sum(DF[i]))
    DFF[nrow(DFF), i] <- rich
  }
  
  # shannon 
  DFF[(nrow(DFF) + 1),] <- 0
  rownames(DFF)[nrow(DFF)] <- "shannon"
  
  for (i in colnames(DF) ){
    a <- DF[DF[i] != 0,i ]
    b <- a/sum(a)
    shan <- -sum(b*log(b))
    DFF[nrow(DFF), i] <- shan
  }
  # eveness
  DFF[(nrow(DFF) + 1),] <- 0
  rownames(DFF)[nrow(DFF)] <- "eveness"
  
  for (i in colnames(DF) ){
    a <- DF[DF[i] != 0,i ]
    n = length(a)
    sh = DFF["shannon",i]
    s = sum(a)
    even <- sh/log(s)
    DFF[nrow(DFF), i] <- even
  }
  return(print(DFF))
}

코드는 전혀 깔끔하지 않고 줄일 수 있는 부분이 많다. 특히 반복된 부분이 있는데, 이는 for문으로 해결하거나 하나로 통합해서 처리하는게 좋을 것 같다. 

 

개선 후 

  DF = df
  DFF <-DF
  n = nrow(DF)
  DFF[(n+1):(n+3),] <- 0
  rownames(DFF)[(n+1):(n+3)] <- c("Richness", "Shannon",  "Eveness")
  

  for (i in colnames(DF) ){
    a <- DF[DF[i] != 0,i ]
    
    
    # richness
    rich <- (length(a)-1)/log(sum(a))
    DFF["Richness", i] <- rich
    
    # shannon 
    shan <- -sum( (a/sum(a)) * log(a/sum(a)) )
    DFF["Shannon", i] <- shan
    
    # eveness
    sh = DFF["Shannon",i]
    even <- sh/log(sum(a))
    DFF["Eveness", i] <- even
  }

  return(print(DFF))
}

 

 

 

| 결과

df.2 <- ri_sh_ev(df)
df.2

#                          sam1      sam2       sam3
# See_holly           2.0000000 3.0000000 10.0000000
# Sand_couch          8.0000000 7.0000000  3.0000000
# Sea_bindweed        1.0000000 3.0000000  0.0000000
# Sporobolus pungens  1.0000000 1.0000000  0.0000000
# Echinophora_spinosa 3.0000000 0.0000000  2.0000000
# Richness            1.4770775 1.1367695  0.7385387
# Shannon             1.2868726 1.1952684  0.8608514
# Eveness             0.4752026 0.4529149  0.3178861

샘플의 개수가 정수에서 실수로 변해버린게 단점이지만, 종 다양성 지수는 잘 계산되었다.