R：在网格上评估和绘制函数

Question

我正在使用 R 编程语言。我有以下功能：

#function

my_function_b <- function(input_1, input_2, input_3, input_4) {

final_value = sin(input_1) + cos(input_2) + input_3 + input_4
 
}

问题：

• 对于“my_function_b”，我正在尝试为“input_1”、“input_2”、“input_3”和“input_4”的不同值评估“final_value”。例如。 input_1, input_2, input_3, input_4 从 1 到 100，增量为 0.1。

• 然后，我想用“input_1”、“input_2”和“input_3”制作一个 3 维图。

• 接下来，我想在这个图上拟合一个 3 维曲面

• 最后，我想根据“final_input”的值“着色”这个 3 维表面

到目前为止我尝试了什么：

我想出了如何为第二个函数制作一个“网格框架”，然后使用这个“网格框架”评估“final_value”，例如

#create grid and evaluate function
input_1 <- seq(0,100,0.1)
input_2 <- seq(0,100,0.1)
input_3 <- seq(0,100,0.1)
input_4 <- seq(0,100,0.1)

my_grid <- data.frame(input_1, input_2, input_3, input_4)
my_grid$final_value = sin(input_1) + cos(input_2) + input_3 + input_4

但我不确定这是否是解决这个问题的最佳方法。现在，当我尝试绘制结果时，这会产生问题，例如

#make a 3d plot for two of the inputs and the output, and fit surface over the plot

persp(my_grid$input_1, my_grid$input_2, my_grid$final_value)

Error in persp.default(my_grid$input_1, my_grid$input_2, my_grid$final_value) : 
  invalid 'z' argument

备选方案 #2：不起作用

library(plotly)

a = my_grid[,c(1,2,5)]
fig <- plot_ly(a = ~as.matrix(a))
fig <- fig %>% add_surface()

Error: Must supply `z` attribute

备选方案 #3：不起作用 - 创建一个空图

plot_ly() %>% 
    add_trace(data = my_grid,  x=my_grid$input_1, y=my_grid$input_2, z=my_grid$final_value, type="mesh3d" ) 

问题：有人可以告诉我怎么做吗？这可以使用“lattice”或“rsm”库来完成吗？或者可以按照我建议的方式完成吗？

谢谢

Answer 1

如果你想让你的情节方法继续下去，你需要将你的 z 配置为一个矩阵，即一个具有定义行和列维度的对象！

Plotly 不需要数据框。您可以安全地直接提供变量（对象）。

library(plotly)

x <- my_grid$input_1
y <- my_grid$input_2
z <- matrix(my_grid$final_value, nrow = length(x), ncol = length(y)) # proper matrix & dimensions

plot_ly(x = x, y = y, z = z) %>% add_surface()

瞧：

根据评论中的问题修改答案 - 如何设置色阶

这在文档中有点隐藏。原则上，您可以使用您喜欢的渐变的端点/颜色定义自己的色阶，并确保根据您的表面数据对其进行缩放。表面数据必须再次是定义明确的矩阵，即具有 nrow/ncol 维度check this SO post。

通常，为区间 c(0,1) 定义色阶。 plotly documentation 谈到最低 (0) 和最高 (1) 值的映射。色阶的第二个元素是光谱末端颜色的定义！作为替代方案，您可以使用一种公认的调色板。
这个SO post 提供了一个例子：

colorscale = list(c(0, 1), c("tan", "blue"))     

因此，对于映射，您可以使用最小值和最大值。

# --- define coordinate vectors
x = input_1
y = input_2
z = matrix(input_3, nrow = length(x), ncol = length(y)) # z must be well-dimensioned matrix

# --- define a scale for your colour setting
my_colorscale = list(
    c(min(final_value),max(final_value))    # set min/max value, or use c(0,1)
  , c("tan", "blue")                        # define desired grad. colours
)

# --- plot
plot_ly(x = x, y = y, z = z) %>% 
   add_surface(
       surfacecolor = matrix(final_value, nrow = length(x), ncol = length(y))   # your surface data points 
      ,colorscale = my_colorscale)    # scale for your surface