从数据框中的所有相关列中减去单行的值

Question

我有以下数据集：

foo=data.frame(index=rep(1:10,3),
               type=rep(c("A","B","C"),each=10),
               ping=rnorm(30),
               pong=runif(30))

我想将index==5 和type=="B" 的ping 和pong 列的值减去ping 和pong 的整个列。 这有效：

vec=matrix(subset(foo,index==5 & type=="B",select=ping:pong),2,1)
foo[,c("ping","pong")]=foo[,c("ping","pong")]-vec

但是，令我惊讶的是，我必须将 vec 指定为列向量，而不是行向量。我原以为我需要将相同的行向量减去foo 的所有（相似的子集）行。你能解释这是为什么吗？此外，如果可以使用更简单或更简洁的代码获得相同的结果，请告诉我。

Answer 1

你想这样做：

myselect <- with(foo, index ==5 & type == "B")
mycol <- c('ping','pong')

foo[, mycol] <- foo[, mycol] - as.list(foo[myselect, mycol])

vec 应该是一个列表，因为列表的减法是逐个元素完成的。这就是你想要的，这也是你实际上正在做的：

首先，您没有将vec 指定为矩阵。如果你在列表中使用matrix() 而不是as.matrix()，你会得到一个列表。由于数据框本质上是一个列表，matrix() 为您提供了一个带有属性“dim”的列表。该属性使它看起来像一个矩阵，但是：

> str(vec)
List of 2
 $ : num 0.704
 $ : num 0.164
 - attr(*, "dim")= int [1:2] 2 1

您在这里使用的是函数matrix() 的副作用。它还删除了其他属性，因此它删除了vec 的data.frame 信息并使其成为一个列表。如果vec 仍然是一个数据框，它就行不通了。当两个数据框的大小相同时，您只能使用数学运算符。这不是这里的情况。

> vec=subset(foo,index==5 & type=="B",select=ping:pong)
> foo[,c("ping","pong")]-vec
Error in Ops.data.frame(foo[, c("ping", "pong")], vec) : 
  ‘-’ only defined for equally-sized data frames

您也不应该将其设为矩阵。如果这样做，R 将按列回收矩阵和数据框。这意味着它从 foo$ping 的第一个值中减去 vec 的第一个值，从 foo$ping 的第二个值中减去 vec 的第二个值，再从 foo$ping 的第三个值中减去 vec 的第一个值等等。不管你把矩阵放在哪个方向，它总是一样的（错误的！）结果：

mytest<- matrix(c(-10,10), nrow = 1)
mytest2 <- t(mytest)
myfoo <- foo[,c('ping','pong')]
all.equal(myfoo - mytest, myfoo - mytest2)

Answer 2

您还可以执行以下操作。

Map(`-`, foo[, c("ping", "pong")], 
    subset(foo, index == 5 & type == "B")[, c("ping", "pong")])

此返回列表，但您可以通过as.data.frame() 转换为data.frame。

Map 接受一个函数和一组向量，并按元素应用函数。请注意，- 是减法函数。在此示例中，Map 被赋予了两个 data.frame 对象，其元素是列。因此，这个Map 操作进行逐列减法。

更多详情见Advanced R page

Answer 3

你可以尝试做这样的事情：

foo$ping <- foo$ping - foo[foo$index == 5 & foo$type == 'B', 'ping']
foo$pong <- foo$pong - foo[foo$index == 5 & foo$type == 'B', 'pong']

如果您有多个匹配 index == 5 和 type == 'B' 的行，您可能需要将要减去的部分包装在某个函数中，例如 min、max 或 mean，它给出一个值。

要回答您的问题，您尝试从数据框列中的每一行中减去一个 2x1 矩阵，这与逐行减去两对值相同。您可以尝试一下，看看它是否有效，因为两者都是向量：

x <- c(10, 20)
y <- c(5, 10)
x
[1] 10 20
y
[1]  5 10
x - y
[1]  5 10

而这不起作用，因为它会在行上重复应用第二个向量（1 和 2）：

df <- data.frame(x = rep(10, 10), y = rep(5, 10))
df
    x y
1  10 5
2  10 5
3  10 5
4  10 5
5  10 5
6  10 5
7  10 5
8  10 5
9  10 5
10 10 5
df - c(10, 5)
   x  y
1  0 -5
2  5  0
3  0 -5
4  5  0
5  0 -5
6  5  0
7  0 -5
8  5  0
9  0 -5
10 5  0

然而，像这样逐行操作它是可行的，尽管它会循环慢得多：

df <- sapply(df, function(x) x - c(10, 5))
      x  y
 [1,] 0 -5
 [2,] 5  0
 [3,] 0 -5
 [4,] 5  0
 [5,] 0 -5
 [6,] 5  0
 [7,] 0 -5
 [8,] 5  0
 [9,] 0 -5
[10,] 5  0