在 R 中计算 big.matrix 的行总和？

Question

我有一个大矩阵，大约有 6000 万行和 150 列（总共大约 90 亿个元素）。我已将此数据存储在big.matrix 对象中（来自包bigmemory）。现在，我希望计算每一行的总和，这是一个问题，因为big.matrix 是面向列的，所以据我所知，所有汇总函数都是面向列的（例如colsum、colmax 等.) 并且默认情况下没有可用于计算行总和的函数。我当然可以apply(x, 1, sum)，但这需要很长时间。我还可以逐列循环并使用矢量化添加来添加它们：

mysum <- rep(0, nrow(x))
for (i in seq(ncol(x))) 
  mysum <- mysum + x[,i]

但这仍然需要 20 多分钟，而且显然不是最理想的，因为它每次循环都会创建一个新的 6000 万元素向量。似乎必须有一些更快的方法来做到这一点。

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我通过一次处理大约一百万行的块，并在这些块上调用 rowSums，然后连接结果，将这个时间缩短到了 10 分钟。不过，我仍然想知道是否有优化的方法来做到这一点。

Answer 1

为此，我编写了一些 C++ 代码，改编自 bigmemory Rcpp gallery:

rowSums.cpp

// [[Rcpp::depends(BH)]]
#include <Rcpp.h>
using namespace Rcpp;

// [[Rcpp::depends(BH, bigmemory)]]
#include <bigmemory/MatrixAccessor.hpp>

#include <numeric>

// Logic for BigRowSums.
template <typename T>
NumericVector BigRowSums(XPtr<BigMatrix> pMat, MatrixAccessor<T> mat) {
    NumericVector rowSums(pMat->nrow(), 0.0);
    NumericVector value(1);
    for (int jj = 0; jj < pMat->ncol(); jj++) {
      for (int ii = 0; ii < pMat->nrow(); ii++) {
        value = mat[jj][ii];
        if (all(!is_na(value))) {
          rowSums[ii] += value[0];
        }   
      }   
    }   
    return rowSums;
}

// Dispatch function for BigRowSums
//
// [[Rcpp::export]]
NumericVector BigRowSums(SEXP pBigMat) {
    XPtr<BigMatrix> xpMat(pBigMat);

    switch(xpMat->matrix_type()) {
      case 1:
        return BigRowSums(xpMat, MatrixAccessor<char>(*xpMat));
      case 2:
        return BigRowSums(xpMat, MatrixAccessor<short>(*xpMat));
      case 4:
        return BigRowSums(xpMat, MatrixAccessor<int>(*xpMat));
      case 6:
        return BigRowSums(xpMat, MatrixAccessor<float>(*xpMat));
      case 8:
        return BigRowSums(xpMat, MatrixAccessor<double>(*xpMat));
      default:
        throw Rcpp::exception("unknown type detected for big.matrix object!");
    }   
}

在 R 中：

library(bigmemory)
library(Rcpp)
sourceCpp("rowSums.cpp")

m <- as.big.matrix(matrix(1:9, 3))
BigRowSums(m@address)
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