使用R data.table行的排列填充“计数矩阵”

Question

（对于以下内容，我可以使用R data.frame或R data.table。两者都可以。）

我有以下data.table：

library(data.table)

dt = data.table(V1=c("dog", "dog", "cat", "cat", "cat", "bird","bird","bird","bird"), 
                    V2=rep(42, 9), V3=c(1, 2, 4, 5, 7, 1, 2, 5, 8)) 

> print(dt)
     V1 V2 V3
1:  dog 42  1
2:  dog 42  2
3:  cat 42  4
4:  cat 42  5
5:  cat 42  7
6: bird 42  1
7: bird 42  2
8: bird 42  5
9: bird 42  8

第V3列包含1到8的整数。我的目标是在给定V1列中的唯一类别的情况下，将每个组合“对”的数量填充为8乘8的零矩阵

因此， dog ， cat和bird的组合对是：

dog: (1, 2)
cat: (4, 5), (4, 7), (5, 7)
bird: (1, 2), (1, 5), (1, 8), (2, 5), (2, 8), (5, 8)

对于每对，我将+1添加到零矩阵中的相应条目。 对于该矩阵， (n, m) = (m, n) 。 给出dt的矩阵是：

   1 2 3 4 5 6 7 8
1: 0 2 0 0 1 0 0 1
2: 2 0 0 0 1 0 0 1
3: 0 0 0 0 0 0 0 0
4: 0 0 0 0 1 0 1 0
5: 1 1 0 1 0 0 1 1
6: 0 0 0 0 0 0 0 0
7: 0 0 0 1 1 0 0 0
8: 1 1 0 0 1 0 0 0

注意， (1,2)=(2,1)具有来自dog组合和bird组合的计数2。

（1）在给定另一列中的唯一值的情况下，是否有一种计算R data.table / data.frame列中值组合的方法？

也许输出R列表是有意义的，例如，矢量“对”

list(c(1, 2), c(2, 1), c(4, 5), c(4, 7), c(5, 7), c(5, 4), c(7, 4), c(7, 5),
    c(1, 2), c(1, 5), c(1, 8), c(2, 5), c(2, 8), c(5, 8), c(2, 1), c(5, 1),
    c(8, 1), c(5, 2), c(8, 2), c(8, 5))

但是，我不确定如何使用它来填充矩阵......

（2）给定输入data.table / data.frame，用于写出矩阵的最有效的数据结构是什么？

Answer 1

这是一个看似高效的data.table解决方案。 我们基本上做一个自我联接，以创建组合，然后计数。 然后，类似于@coldspeed对Numpy的处理，我们将只按位数更新零矩阵。

# a self join
tmp <- dt[dt, 
             .(V1, id = x.V3, id2 = V3), 
             on = .(V1, V3 < V3), 
             nomatch = 0L,
             allow.cartesian = TRUE
          ][, .N, by = .(id, id2)]

## Create a zero matrix and update by locations
m <- array(0L, rep(max(dt$V3), 2L))
m[cbind(tmp$id, tmp$id2)] <- tmp$N
m + t(m)

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

---

或者，我们可以使用data.table::CJ创建tmp但这可能是（可能 - 由于@Frank提示）更少的内存效率，因为它将首先创建所有可能的组合，例如

tmp <- dt[, CJ(V3, V3)[V1 < V2], by = .(g = V1)][, .N, by = .(V1, V2)]

## Then, as previously
m <- array(0L, rep(max(dt$V3), 2L))
m[cbind(tmp$V1, tmp$V2)] <- tmp$N
m + t(m)

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

Answer 2

不确定这是最优雅的方法，但它的工作原理：

myfun <- function(x, matsize=8) {
    # get all (i,j) pairs but in an unfortunate text format
    pairs_all <- outer(x, x, paste)

    # "drop" all self-pairs like (1,1)
    diag(pairs_all) <- "0 0"

    # convert these text-pairs into numeric pairs and store in matrix
    ij <- do.call(rbind, lapply(strsplit(pairs_all, " "), as.numeric))

    # create "empty" matrix of zeros
    mat <- matrix(0, nrow=matsize, ncol=matsize)

    # replace each spot of empty matrix with a 1 if that pair exists
    mat[ij] <- 1

    # return 0/1 matrix
    return(mat)
}

# split your data by group
# lapply the custom function to each group
# add each group's 0/1 matrix together for final result
Reduce('+', lapply(split(dt$V3, dt$V1), myfun))

如果有人有更直接的方式来实现myfun的前3行（非评论），我很乐意将它们合并。