R：计算分组数据帧的第一行和当前行之间的距离

Question

我需要计算数据帧中第一行和当前行之间的欧几里德距离。 每行键入（组，月）并具有值列表。 在下面的玩具示例中，键是c（月，学生），值在c（A，B）中。 我想创建一个距离列C，它等于sqrt（（A_i-A_1）^ 2 +（B_i-B_1）^ 2）。

到目前为止，我设法传播我的数据并将每个组的第一个值拉入新列。 虽然我可以在玩具示例中手动创建公式，但在我的实际数据中我有很多列而不是2.我相信我可以在mutate_all中创建平方差异，然后执行行和并取平方根那，但到目前为止没有运气。

df <- data.frame(month=rep(1:3,2),
                 student=rep(c("Amy", "Bob"), each=3),
                 A=c(9, 6, 6, 8, 6, 9),
                 B=c(6, 2, 8, 5, 6, 7))

# Pull in each column's first values for each group
df %>% 
  group_by(student) %>% 
  mutate_all(list(first = first)) %>% 
# TODO: Calculate the distance, i.e. SQRT(sum_i[(x_i - x_1)^2]).

#Output:
  month student     A     B month_first A_first B_first
1     1 Amy         9     6           1       9       6
2     2 Amy         6     2           1       9       6
...

期望的输出：

#Output:
  month student     A     B month_first A_first B_first dist_from_first
1     1 Amy         9     6           1       9       6    0
2     2 Amy         6     2           1       9       6    5
...

Answer 1

这是使用紧凑dplyr代码的另一种方法。 这可以用于任意数量的列

df %>% 
  select(-month) %>%
  group_by(student) %>% 
  mutate_each(function(x) (first(x) - x)^2) %>%
  ungroup() %>%
  mutate(euc.dist = sqrt(rowSums(select(., -1))))

# A tibble: 6 x 4
  student     A     B euc.dist
  <chr>   <dbl> <dbl>    <dbl>
1 Amy         0     0     0   
2 Amy         9    16     5   
3 Amy         9     4     3.61
4 Bob         0     0     0   
5 Bob         4     1     2.24
6 Bob         1     4     2.24

Answer 2

编辑：使用连接添加替代配方。 我希望对于包含许多列的非常宽的数据帧，这种方法会快得多。

方法1：要获得大量列的欧几里德距离，一种方法是重新排列数据，使每行显示一个月，一个学生和一个原始列（例如OP中的A或B），但随后两列代表当前月份值和第一个值。 然后我们可以对差异进行平方，并对所有列进行分组以获得欧几里德距离，即每个学生月份的均方根/ RMS。

  library(tidyverse)
  df %>% 
    group_by(student) %>% 
    mutate_all(list(first = first)) %>%
    ungroup() %>%
  # gather into long form; make col show variant, col2 show orig column
  gather(col, val, -c(student, month, month_first)) %>%
  mutate(col2 = col %>% str_remove("_first")) %>% 
  mutate(col = if_else(col %>% str_ends("_first"),
                        "first",
                        "comparison")) %>% 
  spread(col, val) %>% 
  mutate(square_dif = (comparison - first)^2) %>%
  group_by(student, month) %>%
  summarize(RMS = sqrt(sum(square_dif)))

# A tibble: 6 x 3
# Groups:   student [2]
  student month   RMS
  <fct>   <int> <dbl>
1 Amy         1  0   
2 Amy         2  5   
3 Amy         3  3.61
4 Bob         1  0   
5 Bob         2  2.24
6 Bob         3  2.24

方法2.这里，数据的长版本加入到每个学生最早的月份版本。

library(tidyverse)
df_long <- gather(df, col, val, -c(month, student))
df_long %>% left_join(df_long %>% 
              group_by(student) %>%
              top_n(-1, wt = month) %>%
              rename(first_val = val) %>% 
              select(-month),
            by = c("student", "col")) %>%
  mutate(square_dif = (val - first_val)^2) %>%
  group_by( student, month) %>%
  summarize(RMS = sqrt(sum(square_dif)))

# A tibble: 6 x 3
# Groups:   student [2]
  student month   RMS
  <fct>   <int> <dbl>
1 Amy         1  0   
2 Amy         2  5   
3 Amy         3  3.61
4 Bob         1  0   
5 Bob         2  2.24
6 Bob         3  2.24

Answer 3

而不是mutate_all调用，直接计算dist_from_first更容易。 我唯一不清楚的是月份是否应该包含在group_by()语句中。

library(tidyverse)

df <- tibble(month=rep(1:3,2),
                 student=rep(c("Amy", "Bob"), each=3),
                 A=c(9, 6, 6, 8, 6, 9),
                 B=c(6, 2, 8, 5, 6, 7))

df%>%
  group_by(student)%>%
  mutate(dist_from_first = sqrt((A - first(A))^2 + (B - first(B))^2))%>%
  ungroup()

# A tibble: 6 x 5
#  month student     A     B dist_from_first
#  <int> <chr>   <dbl> <dbl>           <dbl>
#1     1 Amy         9     6            0   
#2     2 Amy         6     2            5   
#3     3 Amy         6     8            3.61
#4     1 Bob         8     5            0   
#5     2 Bob         6     6            2.24
#6     3 Bob         9     7            2.24