将邻接列表转换为 R 中的二进制矩阵

Question

鉴于每行中 1 的位置列表，我试图找到一种有效的方法来构造二进制矩阵。这是一个小例子，虽然我正在尝试找到可以很好扩展的东西 -

给定一个二元矩阵：

> M <- matrix(rbinom(25,1,0.5),5,5)
> M
     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
[1,]    0    1    1    1    0
[2,]    0    1    1    1    1
[3,]    1    1    0    1    1
[4,]    1    0    0    1    0
[5,]    0    1    1    0    0

我可以使用以下方法将 M 转换为邻接表：

> Mlist <- apply(M==1, 1, which, simplify = FALSE)
> Mlist
[[1]]
[1] 2 3 4

[[2]]
[1] 2 3 4 5

[[3]]
[1] 1 2 4 5

[[4]]
[1] 1 4

[[5]]
[1] 2 3

我想将Mlist 转换回M。一种可能性是：

M.new <- matrix(0,5,5)
for (row in 1:5){M.new[row,Mlist[[row]]] <- 1}

但是，似乎应该有更有效的方法。

谢谢！

Answer 1

1) 使用最后注释中定义的 M 和 Mlist，在其组件上使用 sapply 替换所需位置处的零向量。最后转置。

M2 <- t(sapply(Mlist, replace, x = integer(length(Mlist)), 1L))

identical(M, M2)  # check that M2 equals M
## [1] TRUE

2) 按键次数稍多但速度更快的变体将是

M3 <- do.call("rbind", lapply(Mlist, replace, x = integer(length(Mlist)), 1L))

identical(M, M3)
## [1] TRUE

基准测试

这里 ex1 和 ex2 是上面的 (1) 和 (2)，ex0 是问题中的 for 循环，除了我们使用整数而不是双精度。请注意，(2) 比问题中的循环快约 100 倍。

library(microbenchmark)

microbenchmark(
  ex0 = { M.new <- matrix(0L,5,5); for (row in 1:5){M.new[row,Mlist[[row]]] <- 1L} },
  ex1 = t(sapply(Mlist, replace, x = integer(length(Mlist)), 1L)),
  ex2 = do.call("rbind", lapply(Mlist, replace, x = integer(length(Mlist)), 1L))
)

给予：

Unit: microseconds
 expr    min      lq     mean median      uq    max neval cld
  ex0 4454.4 4504.15 4639.111 4564.1 4670.10 8450.2   100   b
  ex1   73.1   84.75   98.220   94.3  111.75  130.8   100  a 
  ex2   32.0   36.20   43.866   42.7   51.85   82.5   100  a 

注意

set.seed(123)
M <- matrix(rbinom(25,1,0.5),5,5)
Mlist <- apply(M==1, 1, which, simplify = FALSE)

Answer 2

使用矢量化行/列索引 - replicate 'Mlist' 的序列由'Mlist' 的lengths 和cbind 和unlisted 'Mlist' 创建一个@987654325 @ 可用于将 'M.new' 的元素子集分配给 1

ind <- cbind(rep(seq_along(Mlist), lengths(Mlist)), unlist(Mlist))
M.new[ind] <- 1

-检查

> all.equal(M, M.new)
[1] TRUE

---

或者另一个选项是sparseMatrix

library(Matrix)
as.matrix(sparseMatrix(i = rep(seq_along(Mlist), lengths(Mlist)),
      j = unlist(Mlist), x = 1))
     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
[1,]    0    0    1    1    1
[2,]    0    1    0    1    0
[3,]    1    0    0    1    0
[4,]    0    1    0    1    0
[5,]    1    0    1    1    1