有效创建偏移矩阵答案

【问题标题】：Efficient creation of a matrix of offsets有效创建偏移矩阵
【发布时间】：2017-07-03 13:59:31
【问题描述】：

目标

我想使用一个长的数字向量来创建一个矩阵，其中每一列都是原始向量的连续偏移量（滞后或超前）。如果n 是最大偏移量，则矩阵将具有[length(vector), n * 2 + 1] 的维度（因为我们想要两个方向的偏移量，并包括0 偏移量，即原始向量）。

示例

为了说明，考虑以下向量：

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)

[1]  2  8  1 10  7  5  9  3  4  6

预期输出

现在我们创建值的偏移量，比如n == 3：

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

我正在寻找一种有效的解决方案。 data.table 或 tidyverse 解决方案非常受欢迎。

仅返回没有NA 的行（即第 4 到第 7 行）也可以。

当前解决方案

lags  <- lapply(3:1, function(x) dplyr::lag(test, x))
leads <- lapply(1:3, function(x) dplyr::lead(test, x))
l <- c(lags, test, leads)
matrix(unlist(l), nrow = length(test))

【问题讨论】：

还有library(data.table) ; data.table(test)[, c(shift(test, 3:1), shift(test, 0:3, type = "lead"))] 或者如果你想要一个没有中间步骤的矩阵，也许do.call(cbind, (c(shift(test, 3:1), shift(test, 0:3, type = "lead"))))。另见this 和this。另外，我怀疑embed 的效率，因为它在内部是一个 for 循环。如果效率真的很重要，我会做一些基准测试。
@DavidArenburg，在传递矩阵时似乎只有一个for 循环。对于向量的情况，我认为这是一个单一的索引调用。

标签： r

【解决方案1】：

在基数 R 中，您可以使用 embed 获取第 4 到第 7 行。但是，您必须颠倒列顺序。

embed(test, 7)[, 7:1]
     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
[1,]    2    8    1   10    7    5    9
[2,]    8    1   10    7    5    9    3
[3,]    1   10    7    5    9    3    4
[4,]   10    7    5    9    3    4    6

数据

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)

【讨论】：

【解决方案2】：

这将产生你需要的东西......

n <- 3
t(embed(c(rep(NA,n), test, rep(NA,n)), length(test)))[length(test):1,]

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

【讨论】：

【解决方案3】：

这可以通过从一个长向量构造矩阵并仅返回所需的列和行来解决：

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)
n_offs <- 3L
n_row <- length(test) + n_offs + 1L
matrix(rep(c(rep(NA, n_offs), test), n_row), nrow = n_row)[1:length(test), 1:(n_offs * 2L + 1L)]

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

只返回与embed(test, 7)[, 7:1] 相同结果的变体是：

matrix(rep(test, length(test) + 1L), nrow = length(test) + 1L)[
  seq_len(length(test) - 2L * n_offs), seq_len(n_offs * 2L + 1L)]

     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
[1,]    2    8    1   10    7    5    9
[2,]    8    1   10    7    5    9    3
[3,]    1   10    7    5    9    3    4
[4,]   10    7    5    9    3    4    6

【讨论】：