R：矩阵行运算

Question

我有一个矩阵A，它具有大量的行和列（在这样的矩阵的一个示例下面），偶尔具有一整行的0值（如在此特定示例中的第4行）。

我想拥有一个检查A的所有行并允许我对这些行的每个元素执行操作的函数。 有没有简单的方法可以做到这一点？

我也想知道矩阵是否是正确的数据结构。 感觉不太正确，也许数据帧对此更好？

A = matrix(
  c(0, 0, 1, 0, 0, 0, 0,
    1, 0, 1, 1, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 1, 1, 0, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
    0, 0, 0, 0, 0, 1, 1,
    0, 0, 0, 1, 1, 0, 1), nrow=7,ncol=7,byrow = TRUE)

对于该矩阵的每一行，我都想确定其中是否只有0。 如果是这样，我想为每个元素设置值1 / N（其中N是ncol（A））。

须藤代码：

如果（sum（A行）== 0），则row_of_A = 1 / ncol（A）

Answer 1

显然，您需要这样做：

A[rowSums(A != 0) == 0,] <- 1/ncol(A)
#          [,1]      [,2]      [,3]      [,4]      [,5]      [,6]      [,7]
#[1,] 0.0000000 0.0000000 1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000
#[2,] 1.0000000 0.0000000 1.0000000 1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000
#[3,] 0.0000000 0.0000000 0.0000000 1.0000000 1.0000000 0.0000000 0.0000000
#[4,] 0.1428571 0.1428571 0.1428571 0.1428571 0.1428571 0.1428571 0.1428571
#[5,] 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 1.0000000 1.0000000
#[6,] 0.0000000 0.0000000 0.0000000 1.0000000 1.0000000 0.0000000 1.0000000
#[7,] 0.0000000 0.0000000 1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

说明：

• A != 0检查所有矩阵元素，并为非零元素返回逻辑为TRUE的逻辑矩阵。
• 然后，我们对该逻辑矩阵的行求和，从而将FALSE / TRUE强制为0/1。
• 我们检查这些行和是否为0，并使用结果逻辑向量对行进行子集化。
• 我们给这个子集分配1 / ncol。

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基准表明apply较慢：

set.seed(42); A = matrix(sample(0:1, 5e4, TRUE), nrow=1e4)

library(microbenchmark)
microbenchmark(A[rowSums(A != 0) == 0,],
               A[!apply(A != 0, 1, any),],
               A[apply(A == 0, 1, all),])
#Unit: microseconds
#                        expr       min        lq       mean    median        uq       max neval cld
#   A[rowSums(A != 0) == 0, ]   572.202   593.298   620.7931   624.248   629.638   780.387   100  a 
# A[!apply(A != 0, 1, any), ] 14978.248 16124.652 17261.9530 17441.054 18129.975 22469.219   100   b
#  A[apply(A == 0, 1, all), ] 15182.122 16149.751 17616.8010 16561.657 17997.703 75148.079   100   b