R使用apply扩展矩阵维度

Question

我希望通过对矩阵的每一行应用一个函数并返回一个矩阵来将我的 2D 矩阵扩展为 3D，这样我就可以拥有一个 3D 矩阵。

我能想到的最简单的重现示例是，假设我有一个 3x3 矩阵 A，我想将 A 的每一行转换为对角矩阵，这样现在我就有了一个 3D 矩阵。

testmat <- matrix(c(1,2,3,4,5,6,7,8,9), nrow = 3, byrow = TRUE) #create matrix
tesmatapply <- apply(testmat, 1, function(r) matrix(c(r[1], 0, 0, 0, r[2], 0, 0, 0, r[3]), nrow = 3, byrow= TRUE))

我想要 testmatapply 是一个 3x3x3 矩阵，以便 tesmatapply[,,1] 给我一个对应于第一行的 3x3 对角矩阵 diag(1,2,3)

但是 apply 返回一个扁平化的向量。导致 9x3 矩阵我怎样才能避免这种情况？

编辑：

基本上，我的预期输出是一个数组：

testapply[,,1]
      [,1] [,2] [,3]
 [1,]    1    0    0
 [2,]    0    2    0
 [3,]    0    0    3

testapply[,,2]
      [,1] [,2] [,3]
 [1,]    4    0    0
 [2,]    0    5    0
 [3,]    0    0    6

testapply[,,3]
      [,1] [,2] [,3]
 [1,]    7    0    0
 [2,]    0    8    0
 [3,]    0    0    9

但是我得到一个 9x3 矩阵：

      [,1] [,2] [,3]
 [1,]    1    4    7
 [2,]    0    0    0
 [3,]    0    0    0
 [4,]    0    0    0
 [5,]    2    5    8
 [6,]    0    0    0
 [7,]    0    0    0
 [8,]    0    0    0
 [9,]    3    6    9

Answer 1

您可以简单地使用array 函数指定维数（3x3x3）：

## The data
testmat <- matrix(c(1,2,3,4,5,6,7,8,9), nrow = 3, byrow = TRUE) #create matrix
## The array
array(apply(testmat, 1, diag), dim = c(3,3,3))

#, , 1
#
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    1    0    0
#[2,]    0    2    0
#[3,]    0    0    3
#
#, , 2
#
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    4    0    0
#[2,]    0    5    0
#[3,]    0    0    6
#
#, , 3
#
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    7    0    0
#[2,]    0    8    0
#[3,]    0    0    9

[编辑] 正如@Tom 所建议的那样，我已经用diag 替换了原来的apply 函数。当然，您可以将diag 替换为任何更复杂的函数。

Answer 2

我们可以创建一个list 的matrixes

lapply(split(testmat, row(testmat)), `*`, diag(3))
#$`1`
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    1    0    0
#[2,]    0    2    0
#[3,]    0    0    3

#$`2`
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    4    0    0
#[2,]    0    5    0
#[3,]    0    0    6

#$`3`
#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    7    0    0
#[2,]    0    8    0
#[3,]    0    0    9

---

如果我们需要array 作为输出，另一个选项是

a1 <- replicate(3, diag(3))
replace(a1, a1==1, t(testmat))
#, , 1

#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    1    0    0
#[2,]    0    2    0
#[3,]    0    0    3

#, , 2

#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    4    0    0
#[2,]    0    5    0
#[3,]    0    0    6

#, , 3

#     [,1] [,2] [,3]
#[1,]    7    0    0
#[2,]    0    8    0
#[3,]    0    0    9