訪問R中的特定范圍的矩陣元素

Question

我有一個矩陣，我想要將某些特定元素歸零。

例如，假設我的矩陣是：

m <- matrix(1:100, ncol=10)

然后我有兩個向量指示要保留哪些元素

m.from <- c(2, 5, 4, 4, 6, 3, 1, 4, 2, 5)
m.to   <- c(7, 9, 6, 8, 9, 5, 6, 8, 4, 8)

因此，舉例來說，我將第1行中的元素3：6保留，並將元素1：2和7:10設置為0.對於第2行，我將保持6：8，其余為零，依此類推。

現在，我可以輕松地做到：

for (line in 1:nrow(m))
    {
    m[line, 1:m.from[line]] <- 0
    m[line, m.to[line]:ncol(m)] <- 0
    }

這給出了正確的結果。

然而，在我的特定情況下，我在~15000 x 3000矩陣上操作，這使得使用這種環路的時間非常長。

我怎樣才能加快這段代碼的速度？ 我雖然使用apply ，但是如何訪問m.from和m.to的正確索引？

Answer 1

這是一個簡單的面向矩陣的解決方案：

m[col(m) <= m.from] <- 0
m[col(m) >= m.to] <- 0
m
      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7] [,8] [,9] [,10]
 [1,]    0    0   21   31   41   51    0    0    0     0
 [2,]    0    0    0    0    0   52   62   72    0     0
 [3,]    0    0    0    0   43    0    0    0    0     0
 [4,]    0    0    0    0   44   54   64    0    0     0
 [5,]    0    0    0    0    0    0   65   75    0     0
 [6,]    0    0    0   36    0    0    0    0    0     0
 [7,]    0   17   27   37   47    0    0    0    0     0
 [8,]    0    0    0    0   48   58   68    0    0     0
 [9,]    0    0   29    0    0    0    0    0    0     0
[10,]    0    0    0    0    0   60   70    0    0     0

（我想我也可能在這一場比賽中贏得R高爾夫獎。）我的參賽作品將是：

m[col(m)<=m.from|col(m)>= m.to]<-0 

Answer 2

最好的解決方案是預先計算要替換的所有索引，然后用單個賦值操作替換它們。

由於R以列為主要順序存儲矩陣，因此我發現在矩陣的轉置版本中更容易考慮要替換的元素序列。 這就是我在下面使用的內容。 但是，如果對t()的兩次調用成本太高，我相信你可以找出一種聰明的方法來計算未轉換矩陣的索引 - 也許使用包含行和列索引的兩列矩陣。

## Your example
m <- matrix(1:100, ncol=10)
m.from <- c(2, 5, 4, 4, 6, 3, 1, 4, 2, 5)
m.to   <- c(7, 9, 6, 8, 9, 5, 6, 8, 4, 8)

## Let's work with a transposed version of your matrix
tm <- t(m)

## Calculate indices of cells to be replaced
i <- (seq_len(ncol(tm)) - 1) * nrow(tm)
m.to   <- c(1, m.to + i)
m.from <- c(m.from + i, length(m))
ii <- unlist(mapply(seq, from = m.to, to = m.from))

## Perform replacement and transpose back results
tm[ii] <- 0
m <- t(tm)
#       [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7] [,8] [,9] [,10]
#  [1,]    0    0   21   31   41   51    0    0    0     0
#  [2,]    0    0    0    0    0   52   62   72    0     0
#  [3,]    0    0    0    0   43    0    0    0    0     0
#  [4,]    0    0    0    0   44   54   64    0    0     0
#  [5,]    0    0    0    0    0    0   65   75    0     0
#  [6,]    0    0    0   36    0    0    0    0    0     0
#  [7,]    0   17   27   37   47    0    0    0    0     0
#  [8,]    0    0    0    0   48   58   68    0    0     0
#  [9,]    0    0   29    0    0    0    0    0    0     0
# [10,]    0    0    0    0    0   60   70    0    0     0

Answer 3

一個sapply版本。

m <- matrix(1:100, ncol=10)
m.from <- c(2, 5, 4, 4, 6, 3, 1, 4, 2, 5)
m.to   <- c(7, 9, 6, 8, 9, 5, 6, 8, 4, 8)

t(sapply(1:nrow(m), function(i) replace(m[i,], c(1:m.from[i], m.to[i]:ncol(m)), 0 )))   



     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7] [,8] [,9] [,10]
 [1,]    0    0   21   31   41   51    0    0    0     0
 [2,]    0    0    0    0    0   52   62   72    0     0
 [3,]    0    0    0    0   43    0    0    0    0     0
 [4,]    0    0    0    0   44   54   64    0    0     0
 [5,]    0    0    0    0    0    0   65   75    0     0
 [6,]    0    0    0   36    0    0    0    0    0     0
 [7,]    0   17   27   37   47    0    0    0    0     0
 [8,]    0    0    0    0   48   58   68    0    0     0
 [9,]    0    0   29    0    0    0    0    0    0     0
[10,]    0    0    0    0    0   60   70    0    0     0

經過的時間尚未測試

Answer 4

此選項構造一個要替換的雙列矩陣索引元素，並且不需要矩陣轉置，因此應該很難超越

## Your data
m <- matrix(1:100, ncol=10)
m.from <- c(2, 5, 4, 4, 6, 3, 1, 4, 2, 5)
m.to   <- c(7, 9, 6, 8, 9, 5, 6, 8, 4, 8)

## Construct a two column matrix with row (ii) and column (jj) indices
## of cells to be replaced
ii <- rep.int(1:ncol(m), times = (m.from + (ncol(m) - m.to + 1)))
jj <- mapply(seq, from = m.from + 1, to = m.to - 1)
jj <- unlist(sapply(jj, function(X) setdiff(1:10,X)))
ij <- cbind(ii, jj)

## Replace cells
m[ij] <- 0
#       [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7] [,8] [,9] [,10]
#  [1,]    0    0   21   31   41   51    0    0    0     0
#  [2,]    0    0    0    0    0   52   62   72    0     0
#  [3,]    0    0    0    0   43    0    0    0    0     0
#  [4,]    0    0    0    0   44   54   64    0    0     0
#  [5,]    0    0    0    0    0    0   65   75    0     0
#  [6,]    0    0    0   36    0    0    0    0    0     0
#  [7,]    0   17   27   37   47    0    0    0    0     0
#  [8,]    0    0    0    0   48   58   68    0    0     0
#  [9,]    0    0   29    0    0    0    0    0    0     0
# [10,]    0    0    0    0    0   60   70    0    0     0