r - "natively"如何在 R 中存储六边形网格？

Question

如果我想在 R 中保存一些方形网格，这很容易完成。

说，

|    | 0    | 1     | 2     |
|----|------|-------|-------|
| 0  | TRUE | TRUE  | FALSE |
| 1  | NA   | FALSE | TRUE  |
| 2  | TRUE | TRUE  | FALSE |

存储为笛卡尔坐标系

m <- matrix(data = c(TRUE, TRUE, FALSE, NA, FALSE, TRUE, TRUE, TRUE, FALSE), nrow = 3, ncol = 3, byrow = FALSE)

现有方法和数学按预期工作:

apply(X = m, MARGIN = 2, FUN = "sum")
# [1]  2 NA  2
print(m)
#      [,1]  [,2]  [,3]
#[1,]  TRUE    NA  TRUE
#[2,]  TRUE FALSE  TRUE
#[3,] FALSE  TRUE FALSE

(我知道我也可以将其 reshape2::melt 转换为长格式，但我喜欢宽格式，因为这就是 UI 的样子)。

到目前为止一切顺利、熟悉、直观。

<小时/>

现在输入六边形网格。

我从Amit Patel's marvellous/authoritative introduction to hex grids了解到我确实应该使用立方体坐标系来保存这样的网格，如上面的示例所示，因为否则(=使用二维笛卡尔坐标加上偏移量)线性代数运算将不再起作用，并且一般代码粗暴随之而来。 我明白了(我想)。

(有关更多详细信息，请再次参阅 Amit Patel 的精彩文章 explainer)。

通过array()以wide形式输入这些数据似乎完全疯狂，因为许多单元格甚至不存在(并且NA是已使用)。 所以我以长格式输入/存储它，如下所示:

df <- rbind(c(1, 0, -1, FALSE), 
        c(0, 1, -1, NA),
        c(1, -1, 0, TRUE),
        c(0, 0, 0, TRUE),
        c(-1, 1, 0, FALSE),
        c(0, -1, 1, NA),
        c(-1, 0, 1, TRUE))
colnames(df) <- c("y", "x", "z", "value")
df
#      y  x  z value
#[1,]  1  0 -1     0
#[2,]  0  1 -1    NA
#[3,]  1 -1  0     1
#[4,]  0  0  0     1
#[5,] -1  1  0     0
#[6,]  0 -1  1    NA
#[7,] -1  0  1     1

此数据框包含所有数据，但不以任何方式“知道”x、y 和 z 是对角线坐标。

我怎样才能:

1. 以宽形式存储它，这样我就可以轻松使用线性和矩阵代数，
2. 使用既定方法(例如，colSums() 或 apply())
3. 以及方便地打印到这样的东西:

(SE 甚至无法正确突出显示此打印的六角网格，因此是屏幕截图。)

简而言之，在 R 中“本地”存储这样的六边形网格的优雅/推荐/规范方式是什么？

我隐约意识到我可能可以为此实现我自己的 S3 OO，尽管我希望这可能已经以某种形式存在。 我确实找到了很多对连续数据进行十六进制分箱的软件包，但它们似乎没有处理存储十六进制网格，或者在至少没有暴露那些内部结构。

Answer 1

<强>1。以广泛的形式存储它，我可以轻松地使用线性和矩阵 代数

可能就是 http://www.redblobgames.com/grids/hexagons/#coordinates 中提到的轴坐标是这里最好的选择。这可以提供转换为标准 ij 矩阵(i=x 和 j=y)的选项，您只需指定要放入六角网格未覆盖的矩阵单元中的内容(您自己的“NA”) )。然后，您可以像往常一样沿维度 x 和 y 进行操作，并得到一个只有空的右上三角形和左下三角形的矩阵。 (这不是疯狂的，而是自然的方式。最多你必须在数据中为你的 NA 找到不同的解决方案。很抱歉没有为你的示例修改代码。)

<强>2。使用既定方法(例如 colSums() 或 apply())

使用 dplyr 包你可以

df%>%as_data_frame()%>%group_by(x)%>%summary(sum(value))

对固定 x 等进行求和。

<强>3。以及方便的打印

我没有打印解决方案，但使用 ggplot2 显示标签可以是一个解决方案

df %>% as_data_frame() %>% ggplot(aes(x=x+0.5*y, y=y, label=value)) + geom_text()

注意:这里提供的结果是您想要打印的翻转版本，但我希望您能自己找到合适的翻转版本。 x=x+0.5*y 在这里为您提供您想要的六角形。使用x=x你就得到了一个倾斜的六边形。

简而言之，在 R 中“本地”存储这样的六边形网格的优雅/推荐/规范方式是什么？

你已经找到了。对于计算，您使用 df.对于存储来说，使用轴向存储效率更高一些。您可以轻松提取回 z 坐标。