r - 查找匹配行的最快方法

Question

我想知道在xts对象中查找与某一特定行相同的所有行的最快方法是什么

library(xts)

nRows <- 3

coreData <- data.frame(a=rnorm(nRows), b=rnorm(nRows), c=rnorm(nRows))

testXts1 <- xts(coreData, order.by=as.Date(1:nRows))
testXts2 <- xts(coreData, order.by=as.Date((nRows + 1):(2*nRows)))
testXts3 <- xts(coreData, order.by=as.Date((2*nRows + 1):(3*nRows)))

testXts <- rbind(testXts1, testXts2, testXts3)

> testXts
                    a         b         c
1970-01-02 -0.3288756  1.441799  1.321608
1970-01-03 -0.7105016  1.639239 -2.056861
1970-01-04  0.1138675 -1.782825 -1.081799
1970-01-05 -0.3288756  1.441799  1.321608
1970-01-06 -0.7105016  1.639239 -2.056861
1970-01-07  0.1138675 -1.782825 -1.081799
1970-01-08 -0.3288756  1.441799  1.321608
1970-01-09 -0.7105016  1.639239 -2.056861
1970-01-10  0.1138675 -1.782825 -1.081799

rowToSearch <- first(testXts)

> rowToSearch
                    a        b        c
1970-01-02 -0.3288756 1.441799 1.321608

indicesOfMatchingRows <- unlist(apply(testXts, 1, function(row)  lapply(1:NCOL(row), function(i) row[i] == coredata(rowToSearch[, i]))))

testXts[indicesOfMatchingRows, ]

                    a         b         c
1970-01-02 -0.3288756  1.441799  1.321608
1970-01-05 -0.3288756  1.441799  1.321608
1970-01-08 -0.3288756  1.441799  1.321608

我相信这可以用更优雅，更快捷的方式来完成。

一个更笼统的问题是您在R中怎么说:“我有此行matrix [5，]，如何在矩阵中找到与matrix [5，]相同的其他行(的索引)”。

如何在data.table中做到这一点？

Answer 1

既然您说速度是您的主要关注点，那么使用Rcpp甚至可以通过data.table解决方案来提高速度:

library(Rcpp)
cppFunction(
"LogicalVector compareToRow(NumericMatrix x, NumericVector y) {
  const int nr = x.nrow();
  const int nc = x.ncol();
  LogicalVector ret(nr, true);
  for (int j=0; j < nr; ++j) {
    for (int k=0; k < nc; ++k) {
      if (x(j, k) != y[k]) {
        ret[j] = false;
        break;
      }
    }
  }
  return ret;
}")
testXts[compareToRow(testXts, rowToSearch),]
#                   a         b         c
# 1970-01-02 1.324457 0.8485654 -1.464764
# 1970-01-05 1.324457 0.8485654 -1.464764
# 1970-01-08 1.324457 0.8485654 -1.464764

这是一个相当大的实例(具有一百万行)的比较:

set.seed(144)
bigXts <- testXts[sample(nrow(testXts), 1000000, replace=TRUE),]
testDT <- as.data.frame(bigXts)

josilber <- function(x, y) x[compareToRow(x, y),]
roland.base <- function(x, y) x[colSums(t(x) != as.vector(y)) == 0L,]
library(data.table)
roland.dt <- function(testDT, y) {
  setDT(testDT, keep.rownames=TRUE)
  setkey(testDT, a, b, c)
  testDT[setDT(as.data.frame(y))]
}
library(microbenchmark)
microbenchmark(josilber(bigXts, rowToSearch), roland.base(bigXts, rowToSearch), roland.dt(testDT, rowToSearch), times=10)
# Unit: milliseconds
#                              expr         min         lq       mean     median         uq       max
#     josilber(bigXts, rowToSearch)    7.830986   10.24748   45.64805   14.41775   17.37049  258.4404
#  roland.base(bigXts, rowToSearch) 3530.042324 3964.72314 4288.05758 4179.64233 4534.21407 5400.5619
#    roland.dt(testDT, rowToSearch)   32.826285   34.95014  102.52362   57.30213  130.51053  267.2249

此基准测试假设在调用roland.dt之前已将对象转换为数据帧(约4秒的开销)，并且在调用compareToRows之前已将josilber编译(约3秒的开销)。在中值运行时中，Rcpp解决方案的速度比基本R解决方案快300倍，比data.table解决方案快4倍。基于digest的方法并不具有竞争力，每次执行都需要60秒钟以上的时间。