R：列表内部的向量和外部向量之间的操作

Question

假设我有一个包含 3 个元素的列表，每个元素是一个包含 2 个其他元素的列表。第一个是 4 维向量，第二个是 char。以下代码将生成一个与我刚才描述的完全相同的列表：

x <- NULL
for(i in 1:3){
  set.seed(i); a <- list(sample(1:4, 4, replace = T), LETTERS[i])
  x <- c(x, list(a))
}

它的结构是以下类型的（由于我使用了示例函数，确切的值可能会有所不同）：

> str(x)
List of 3
 $ :List of 2
  ..$ : int [1:4] 2 2 3 4
  ..$ : chr "A"
 $ :List of 2
  ..$ : int [1:4] 1 3 3 1
  ..$ : chr "B"
 $ :List of 2
  ..$ : int [1:4] 1 4 2 2
  ..$ : chr "C"

现在，我有另一个 4 维向量，比如 y：

y <- 1:4

最后，我想创建一个矩阵，该矩阵由y 和存储在列表中的每个 4 维向量之间的运算（比如总和）产生。对于给定的示例，此矩阵将给出以下结果：

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    3    2    2
[2,]    4    5    6
[3,]    6    6    5
[4,]    8    5    6

问题：如何以简单优雅的方式创建上述矩阵？我正在寻找一些可以使用apply 函数或可以以某种我不知道的方式直接使用sum 函数的解决方案。

Answer 1

试试这个：

# you can also simply write: sapply(x, function(x) x[[1]]) + y
foo <- function(x)  x[[1]]
sapply(x, foo) + y

• 函数foo提取列表内的向量；
• sapply 将这些向量作为矩阵返回；
• 最后，我们使用回收规则进行添加。

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更新 1

好吧，既然@Frank 提到了它。我可以稍微解释一下。 R 中的 '[[' 运算符（注意引号！）是一个函数，带有两个参数。第一个是vector类型的对象，比如vector/list；而第二个是您要引用的索引。对于以下示例：

a <- 1:4
a[2]  # 2
'[['(a, 2)  # 2

虽然我原来的答案比较容易理解，但并不是最有效的，因为对于每个列表元素，都会调用两个函数调用来取出向量。而如果我们直接使用'[['，只会调用一个函数调用。因此，我们通过减少函数调用开销来节省时间。当函数很小且不做太多工作时，函数调用开销可能会很明显。

R 中的运算符本质上是函数。 +、*等是算术运算符，您可以通过?'+'找到它们。同样，您可以找到?'[['。如果您目前无法遵循此操作，请不要太担心。迟早你会得到它。

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更新 2

我不明白它实际上是如何完成这项工作的。当我在控制台上简单地询问 [[1]] 时，我得到了列表的第一个元素（整数向量和 char 值），而不仅仅是向量。我想剩下的应该是 sapply 函数的魔力。

啊，如果您在理解sapply（或类似的lapply）方面有困难，请考虑以下内容。但我会从lapply开始。

output <- lapply(x, foo) 正在做类似的事情：

output <- vector("list", length = length(x))
for (i in 1:length(x)) output[[i]] <- foo(x[[i]])

所以lapply 返回一个列表：

> output
[[1]]
[1] 2 2 3 4

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

[[3]]
[1] 3 1 1 1

是的，lapply 循环遍历x 的元素，应用函数foo，并在另一个列表中返回结果。

sapply 采用类似的想法，但返回一个向量/矩阵。您可能认为sapply 将lapply 的结果折叠为向量/矩阵。

当然，我的这部分解释只是为了让事情变得容易理解。 lapply 和 sapply 并没有真正实现为 R 循环。它们更有效率。