如何在使用R保留结构的同时从嵌套列表创建所有组合？

Question

给定一个嵌套列表，如何从其元素创建所有可能的列表，同时保留嵌套列表的结构？

嵌套列表：

l = list(
    a = list(
        b = 1:2
    ),
    c = list(
        d = list(
            e = 3:4,
            f = 5:6
        )
    ),
    g = 7
)

期望的输出： l的元素的所有可能组合，同时保留结构，例如：

# One possible output:
list(
    a = list(
        b = 1
    ),
    c = list(
        d = list(
            e = 3,
            f = 5
        )
    ),
    g = 7
)

# Another possible output:
list(
    a = list(
        b = 1
    ),
    c = list(
        d = list(
            e = 4,
            f = 5
        )
    ),
    g = 7
)

到目前为止，我的方法是：

1. 压扁列表（例如，如本答案中所讨论的）
2. expand.grid()并获得一个矩阵，其中每一行代表一个唯一的组合
3. 解析结果矩阵的每一行，并使用正则表达式从names()重构结构

我正在寻找一种不那么繁琐的方法，因为我无法保证列表元素的名称不会改变。

Answer 1

utils的relist函数似乎是为这个任务而设计的：

rl <- as.relistable(l)
r <- expand.grid(data.frame(rl), KEEP.OUT.ATTRS = F)
> head(r, 5)
   b c.d.e c.d.f g
1  1     3     5 7
2  2     3     5 7
3  1     4     5 7
4  2     4     5 7
5  1     3     6 7

它保存了列表（ skeleton ）的结构。 这意味着现在可以操作嵌套列表中的数据并将其重新分配到结构中（ flesh ）。 这里是扩展矩阵的第一行。

r <- rep(unname(unlist(r[1,])),each = 2)
l2 <- relist(r, skeleton = rl)
> l2
$a
$a$b
[1] 1 1


$c
$c$d
$c$d$e
[1] 3 3

$c$d$f
[1] 5 5



$g
[1] 7

attr(,"class")
[1] "relistable" "list"  

请注意，由于结构保持不变，我需要提供与原始列表中相同数量的元素。 这就是使用rep重复元素两次的原因。 我想也可以用NA填充它。

对于每个可能的组合迭代r （扩展）：

lapply(1:nrow(r), function(x) 
          relist(rep(unname(unlist(r[x,])),each = 2), skeleton = rl))

Answer 2

结合Ben Nutzer的精彩回答和Joris Chau的精彩评论 ，答案将成为一个单线：

apply(expand.grid(data.frame(l)), 1L, relist, skeleton = rapply(l, head, n = 1L, how = "list")) 

它创建一个列表列表，其中包含与expand.grid()返回的行数一样多的元素。 结果通过str()的输出更好地可视化：

str(apply(expand.grid(data.frame(l)), 1L, relist, skeleton = rapply(l, head, n = 1L, how = "list")))

 List of 16 $ :List of 3 ..$ a:List of 1 .. ..$ b: num 1 ..$ c:List of 1 .. ..$ d:List of 2 .. .. ..$ e: num 3 .. .. ..$ f: num 5 ..$ g: num 7 $ :List of 3 ..$ a:List of 1 .. ..$ b: num 2 ..$ c:List of 1 .. ..$ d:List of 2 .. .. ..$ e: num 3 .. .. ..$ f: num 5 ..$ g: num 7 ... ... ... $ :List of 3 ..$ a:List of 1 .. ..$ b: num 2 ..$ c:List of 1 .. ..$ d:List of 2 .. .. ..$ e: num 4 .. .. ..$ f: num 6 ..$ g: num 7 

Answer 3

不相等的子列表长度

这是一种方法 - 在Uwe和Ben的答案上延伸 - 这也适用于任意子列表长度。 而不是在data.frame(l)上调用expand.grid ，首先将l展平为单级列表，然后在其上调用expand.grid ：

## skeleton
skel <- rapply(l, head, n = 1L, how = "list")

## flatten to single level list
l.flat <- vector("list", length = length(unlist(skel)))
i <- 0L

invisible(
    rapply(l, function(x) {
          i <<- i + 1L
          l.flat[[i]] <<- x
        })
)

## expand all list combinations 
l.expand <- apply(expand.grid(l.flat), 1L, relist, skeleton = skel)

str(l.expand)
#> List of 12
#>  $ :List of 3
#>   ..$ a:List of 1
#>   .. ..$ b: num 1
#>   ..$ c:List of 1
#>   .. ..$ d:List of 2
#>   .. .. ..$ e: num 3
#>   .. .. ..$ f: num 5
#>   ..$ g: num 7
#>  ...
#>  ...
#>  $ :List of 3
#>   ..$ a:List of 1
#>   .. ..$ b: num 2
#>   ..$ c:List of 1
#>   .. ..$ d:List of 2
#>   .. .. ..$ e: num 4
#>   .. .. ..$ f: num 7
#>   ..$ g: num 7

数据

我略微修改了数据结构，因此子列表组件e和f的长度不等。

l <- list(
    a = list(
        b = 1:2
    ),
    c = list(
        d = list(
            e = 3:4,
            f = 5:7
        )
    ),
    g = 7
)

## calling data.frame on l does not work
data.frame(l)
#> Error in (function (..., row.names = NULL, check.rows = FALSE, check.names = TRUE, : arguments imply differing number of rows: 2, 3

Answer 4

综合Ben Nutzer和Joris Chau的精彩答案，我们可以从嵌套列表中创建所有可能的组合，无论某些子列表组件的长度是否不等。

放在一起作为一个功能：

list.combine <- function(input) {
    # Create list skeleton.
    skeleton <- rapply(input, head, n = 1, how = "list")

    # Create storage for the flattened list.
    flattened = list()

    # Flatten the list.
    invisible(rapply(input, function(x) {
        flattened <<- c(flattened, list(x))
    }))

    # Create all possible combinations from list elements.
    combinations <- expand.grid(flattened, stringsAsFactors = FALSE)

    # Create list for storing the output.
    output <- apply(combinations, 1, relist, skeleton = skeleton)

    return(output)
}

注意：如果子列表组件中存在字符类型，则所有内容都将强制转换为字符。 例如：

# Input list.
l <- list(
    a = "string",
    b = list(
        c = 1:2,
        d = 3
    )
)

# Applying the function.
o <- list.combine(l)

# View the list:
str(o)

# List of 2
#  $ :List of 2
#   ..$ a: chr "string"
#   ..$ b:List of 2
#   .. ..$ c: chr "1"
#   .. ..$ d: chr "3"
#  $ :List of 2
#   ..$ a: chr "string"
#   ..$ b:List of 2
#   .. ..$ c: chr "2"
#   .. ..$ d: chr "3"

One-- 慢 --way围绕这是relist的循环，这将维持在该数据中1x1数据帧。 以df[, 1]访问数据帧将给出原始类型的长度为1的向量作为输入列表中的元素。 例如：

更新了list.combine() ：

list.combine <- function(input) {
    # Create list skeleton.
    skeleton <- rapply(input, head, n = 1, how = "list")

    # Create storage for the flattened list.
    flattened = list()

    # Flatten the list.
    invisible(rapply(input, function(x) {
        flattened <<- c(flattened, list(x))
    }))

    # Create all possible combinations from list elements.
    combinations <- expand.grid(flattened, stringsAsFactors = FALSE)

    # Create list for storing the output.
    output <- list()

    # Relist and preserve original data type.
    for (i in 1:nrow(combinations)) {
        output[[i]] <- retain.element.type(relist(flesh = combinations[i, ], skeleton = skeleton))
    }

    return(output)
}

然后retain.element.type() ：

retain.element.type <- function(input.list) {
    for (name in names(input.list)) {
        # If the element is a list, recall the function.
        if(inherits(input.list[[name]], "list")) {
            input.list[[name]] <- Recall(input.list[[name]])

        # Else, get the first element and preserve the type.
        } else {
            input.list[[name]] <- input.list[[name]][, 1]
        }
    }
    return(input.list)
}

例：

# Input list.
l <- list(
    a = "string",
    b = list(
        c = 1:2,
        d = 3
    )
)

# Applying the updated function to preserve the data type.
o <- list.combine(l)

# View the list:
str(o)

# List of 2
#  $ :List of 2
#   ..$ a: chr "string"
#   ..$ b:List of 2
#   .. ..$ c: int 1
#   .. ..$ d: num 3
#  $ :List of 2
#   ..$ a: chr "string"
#   ..$ b:List of 2
#   .. ..$ c: int 2
#   .. ..$ d: num 3