在R中访问一定范围的矩阵元素

Question

我有一个矩阵，我想在其中将某些特定元素归零。

举例来说，假设我的矩阵是：

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

然后我有两个向量表示，以保持

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) 

哪些元素所以，例如我会继续元件3：6行1，并将元素1：2和7:10设置为0. 对于第2行，我将保留6：8并将剩下的零置为零，依此类推。现在

，我可以很容易做到：

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

其给出正确的结果。

然而，在我的具体情况下，我正在使用一个~15000 x 3000的矩阵，这使得使用这种循环的时间非常长。

如何加快此代码？我虽然使用apply，但我如何访问m.from和m.to的正确索引？

Answer 1

这里有一个简单的矩阵解决方案为导向：

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 

（我想我可能会赢得这一个将R高尔夫奖金了。）我的哪些条目将是：

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

Answer 2

最好的解决方案是预先计算所有要被替换的索引，然后用一个赋值操作替换它们。

由于R在column-major order中存储矩阵，我发现在矩阵的转置版本中考虑要替换的元素序列更容易。这就是我在下面使用的。然而，如果对t()的两次调用过于昂贵，我相信你可以找出一个巧妙的方式来计算未转置矩阵的索引 - 也许使用包含行和列索引的两列矩阵。

## 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

A 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 

经过时间尚未

Answer 4

测试此选项构造来代替的两列矩阵的标定元件，并且不需要矩阵换位，所以应该是很难被击败，speedwise

## 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