R：限制排列比使用for循环更有效

Question

我试图置换一个char向量a可变长度采摘每次3个元素，而不会重复。 订购仅针对第一个元素，但不针对第二个和第三个元素（例如abc！= bac！= cab，但abc = acb和bca = bac）。 每组3个置换元素应该是数据帧b的一行。

带字母a ， b ， c ， d ， e的向量将导致此预期输出：

abc
abd
abe
acd
ace
ade

bac
bad
bae
bcd
bce
bde

cab 
cad
cae
cbd
cbe
cde

dab
dac
dae
dbc
dbe
dce

eab
eac
ead
ebc
ebd
ecd

使用3 for循环我认为我能够实现此输出，但如果向量很长则它很慢。

a = letters[1:5]
aL = length(a)
b <- data.frame(var1 = character(),
                var2 = character(), 
                var3 = character(), 
                stringsAsFactors = FALSE) 


# restricted permutations for moderation
pracma::tic()
for(i in 1:aL){
  for(j in 1:(aL-1)){
    for(k in (j+1):aL){
      if(j != i & k != i) { 
        b <- rbind(b, data.frame(a[i], a[j], a[k])) }
    }
  }
}
pracma::toc()
#> elapsed time is 0.070000 seconds
b
#>    a.i. a.j. a.k.
#> 1     a    b    c
#> 2     a    b    d
#> 3     a    b    e
#> 4     a    c    d
#> 5     a    c    e
#> 6     a    d    e
#> 7     b    a    c
#> 8     b    a    d
#> 9     b    a    e
#> 10    b    c    d
#> 11    b    c    e
#> 12    b    d    e
#> 13    c    a    b
#> 14    c    a    d
#> 15    c    a    e
#> 16    c    b    d
#> 17    c    b    e
#> 18    c    d    e
#> 19    d    a    b
#> 20    d    a    c
#> 21    d    a    e
#> 22    d    b    c
#> 23    d    b    e
#> 24    d    c    e
#> 25    e    a    b
#> 26    e    a    c
#> 27    e    a    d
#> 28    e    b    c
#> 29    e    b    d
#> 30    e    c    d

^{由reprex包创建于2019-07-17（v0.2.1）}

如何在更短的时间内取得同样的结果。 递归更快吗？

任何帮助是极大的赞赏。 谢谢。

Answer 1

我提出以下解决方案：

a = letters[1:5]
A = t(combn(a,3)) # create all possible three-letter combinations, 
                  # disregarding the order 
Full = rbind(A, A[,3:1], A[,c(2,3,1)]) # put every of the elements of the 
                                       # differing combinations in first place once

Answer 2

以下是您的具体示例的一个选项：

library(gtools)
library(dplyr)

# example vector
vec = letters[1:5]

# vectorised function to rearrange elements (based on your restriction)
f = function(x1,x2,x3) paste0(c(x1, sort(c(x2,x3))), collapse = " ")
f = Vectorize(f)

permutations(length(vec), 3, vec) %>%      # get permutations
  data.frame(., stringsAsFactors = F) %>%  # save as data frame
  mutate(vec = f(X1,X2,X3)) %>%            # apply function to each row
  distinct(vec, .keep_all = T)             # keep distinct vec values

#    X1 X2 X3   vec
# 1   a  b  c a b c
# 2   a  b  d a b d
# 3   a  b  e a b e
# 4   a  c  d a c d
# 5   a  c  e a c e
# 6   a  d  e a d e
# 7   b  a  c b a c
# ...

不清楚你是否希望你的输出是3个单独的列，每个列有1个元素，或者一个列有向量，所以我保留两个供你选择。 您可以保留列{X1, X2, X3}或仅保留vec 。

Answer 3

以下是三重for循环的简单重写，作为三重lapply循环。

t1 <- system.time({
for(i in 1:aL){
  for(j in 1:(aL-1)){
    for(k in (j+1):aL){
      if(j != i & k != i) { 
        b <- rbind(b, data.frame(a[i], a[j], a[k])) }
    }
  }
}
})

t2 <- system.time({
d <- lapply(1:aL, function(i){
  tmp <- lapply(1:(aL-1), function(j){
    tmp <- lapply((j+1):aL, function(k){
      if(j != i & k != i) c(a[i], a[j], a[k])
    })
    do.call(rbind, tmp)
  })
  do.call(rbind, tmp)
})
d <- do.call(rbind.data.frame, d)
names(d) <- paste("a", 1:3, sep = ".")
})

all.equal(b, d)
#[1] "Names: 3 string mismatches"

rbind(t1, t2)
#   user.self sys.self elapsed user.child sys.child
#t1     0.051        0   0.051          0         0
#t2     0.017        0   0.018          0         0