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避免R中的多个for循环来计算矩阵

mapply matrix for-loop r

Mike Wise · 技术社区 · 8 年前

因此,在生成一些假数据来回答地图问题的过程中,我发现自己写了以下内容:

# Generate some fake data
lat <- seq(-90, 90, by = 5)
lon <- seq(-180, 180, by = 10)
phi <- matrix(0, nrow = length(lat), ncol = length(lon))
i <- 1
for (l1 in lat) {
    j <- 1
    for (l2 in lon) {
        phi[i, j] <- (sin(pi * l1 / 180) * cos(pi * l2 / 180))^2
        j <- j+1
    }
    i <- i+1
}
phi <- 1500*phi + 4500  # scale it properly

现在很明显,这两个中心for循环并不像我想的那样是R’ish。看来我应该能得到 mapply 或者做一些事情来完成工作,但遗憾的是,它返回了一个列表,并没有真正做到我想要的。其他应用程序似乎也没有做正确的事情。

我在这里错过了什么?

5 回复 | 直到 8 年前

Raad 8 年前

你应该尝试使用矩阵代数。无需使用apply系列中的任何功能:

lat <- seq(-90, 90, by = 5)
lon <- seq(-180, 180, by = 10)
1500 * tcrossprod(sin(pi * lat / 180), cos(pi * lon / 180))^2 + 4500

Mamoun Benghezal 8 年前

你可以使用 outer

   x = outer(lat, lon, FUN = function(x,y) {(sin(pi * x/180) * cos(pi * y /180))^2})
    identical(x * 1500 + 4500, phi)
# [1] TRUE

NBATrends的答案似乎比其他解决方案更快。这里有一些基准

library(microbenchmark) 
microbenchmark(within(df, {
  phi <- (sin(pi * lat / 180) * cos(pi * lon / 180))^2
  phi <- 1500*phi + 4500
}), 1500 * tcrossprod(sin(pi * lat / 180), cos(pi * lon / 180))^2 + 4500, outer(lat, lon, FUN = function(x,y) {(sin(pi * x/180) * cos(pi * y /180))^2}),
((as.matrix(l1)%*%t(as.matrix(l2)))^2) * 1500 + 4500)
Unit: microseconds
                                                                                              expr     min       lq      mean   median       uq     max neval
 within(df, {     phi <- (sin(pi * lat/180) * cos(pi * lon/180))^2     phi <- 1500 * phi + 4500 }) 255.670 262.0095 270.50948 266.6880 277.7060 385.467   100
                                  1500 * tcrossprod(sin(pi * lat/180), cos(pi * lon/180))^2 + 4500  11.471  12.3770  22.30177  12.9805  13.5850 868.130   100
               outer(lat, lon, FUN = function(x, y) {     (sin(pi * x/180) * cos(pi * y/180))^2 }) 137.645 139.7590 144.39520 141.5700 145.1925 179.905   100
                                            ((as.matrix(l1) %*% t(as.matrix(l2)))^2) * 1500 + 4500  16.301  17.6595  20.20390  19.6215  20.5270  80.294   100

Mathieu B 8 年前

线性代数对于您的应用程序可能更简单,因为您只是将两个向量按元素相乘,这可以通过v*u^T完成。在R中,矩阵乘法为 %*% .

lat <- seq(-90, 90, by = 5)
lon <- seq(-180, 180, by = 10)

l1 <- sin(pi * lat / 180) 
l2 <- s(pi * lon/ 180)

# compute the matrix
phi <- as.matrix(l1)%*%t(as.matrix(l2))
# square each element of the matrix
phi <- phi^2
# scale properly
# square each element of the matrix
phi <- 1500*phi + 4500

Community nesinervink 7 年前

为什么要附加到矩阵结构并在可以矢量化时使用apply?

df <- expand.grid(lat = seq(-90, 90, by = 5),
                 lon = seq(-180, 180, by = 10))
df <- within(df, {
  phi <- (sin(pi * lat / 180) * cos(pi * lon / 180))^2
  phi <- 1500*phi + 4500
  })

您始终可以使用说明进行转换 here .

zx8754 John Colby 8 年前

使用 sapply() ,但我更喜欢 outer() 解决方案:

#using sapply
phi_1 <- 
  t(
    sapply(lat, function(l1)
      sapply(lon, function(l2)(sin(pi * l1 / 180) * cos(pi * l2 / 180))^2))
  ) * 1500 + 4500

#compare result
identical(phi_1, phi)
# [1] TRUE