matrices - tablas en r

¿Hay una función R que aplica una función a cada par de columnas?

Question

A menudo necesito aplicar una función a cada par de columnas en un marco de datos / matriz y devolver los resultados en una matriz. Ahora siempre escribo un ciclo para hacer esto. Por ejemplo, para hacer una matriz que contenga los valores p de las correlaciones, escribo:

df <- data.frame(x=rnorm(100),y=rnorm(100),z=rnorm(100))

n <- ncol(df)

foo <- matrix(0,n,n)

for ( i in 1:n)
{
    for (j in i:n)
    {
        foo[i,j] <- cor.test(df[,i],df[,j])$p.value
    }
}

foo[lower.tri(foo)] <- t(foo)[lower.tri(foo)]

foo
          [,1]      [,2]      [,3]
[1,] 0.0000000 0.7215071 0.5651266
[2,] 0.7215071 0.0000000 0.9019746
[3,] 0.5651266 0.9019746 0.0000000

que funciona, pero es bastante lento para matrices muy grandes. Puedo escribir una función para esto en R (sin molestarme con el tiempo de corte a la mitad al asumir un resultado simétrico como el anterior):

Papply <- function(x,fun)
{
n <- ncol(x)

foo <- matrix(0,n,n)
for ( i in 1:n)
{
    for (j in 1:n)
    {
        foo[i,j] <- fun(x[,i],x[,j])
    }
}
return(foo)
}

O una función con Rcpp:

library("Rcpp")
library("inline")

src <- 
''
NumericMatrix x(xR);
Function f(fun);
NumericMatrix y(x.ncol(),x.ncol());

for (int i = 0; i < x.ncol(); i++)
{
    for (int j = 0; j < x.ncol(); j++)
    {
        y(i,j) = as<double>(f(wrap(x(_,i)),wrap(x(_,j))));
    }
}
return wrap(y);
''

Papply2 <- cxxfunction(signature(xR="numeric",fun="function"),src,plugin="Rcpp")

Pero ambos son bastante lentos incluso en un pequeño conjunto de datos de 100 variables (pensé que la función de Rcpp sería más rápida, pero supongo que la conversión entre R y C ++ todo el tiempo pasa factura):

> system.time(Papply(matrix(rnorm(100*300),300,100),function(x,y)cor.test(x,y)$p.value))
   user  system elapsed 
   3.73    0.00    3.73 
> system.time(Papply2(matrix(rnorm(100*300),300,100),function(x,y)cor.test(x,y)$p.value))
   user  system elapsed 
   3.71    0.02    3.75 

Entonces mi pregunta es:

1. Debido a la simplicidad de estas funciones, supongo que esto ya está en algún lugar en R. ¿Hay plyr función de aplicación o plyr que haga esto? Lo he buscado pero no he podido encontrarlo.
2. Si es así, ¿es más rápido?

Answer 1

El 92% del tiempo se gasta en cor.test.default y en las rutinas que llama, por lo que es inútil intentar obtener resultados más rápidos simplemente reescribiendo Papply (aparte de los ahorros al computar solo aquellos arriba o abajo de la diagonal asumiendo que su función es simétrica en x y y )

> M <- matrix(rnorm(100*300),300,100)
> Rprof(); junk <- Papply(M,function(x,y) cor.test( x, y)$p.value); Rprof(NULL)
> summaryRprof()
$by.self
                 self.time self.pct total.time total.pct
cor.test.default      4.36    29.54      13.56     91.87
# ... snip ...

Answer 2

No estoy seguro si esto aborda su problema de manera adecuada, pero eche un vistazo al paquete de psych William Revelle. corr.test devuelve la lista de matrices con coeficientes de correlación, # de obs, estadística de prueba t y valor p. Sé que lo uso todo el tiempo (y AFAICS también eres un psicólogo, por lo que puede satisfacer tus necesidades también). Escribir bucles no es la forma más elegante de hacerlo.

library(psych)
corr.test(mtcars)
( k <- corr.test(mtcars[1:5]) )
Call:corr.test(x = mtcars[1:5])
Correlation matrix 
       mpg   cyl  disp    hp  drat
mpg   1.00 -0.85 -0.85 -0.78  0.68
cyl  -0.85  1.00  0.90  0.83 -0.70
disp -0.85  0.90  1.00  0.79 -0.71
hp   -0.78  0.83  0.79  1.00 -0.45
drat  0.68 -0.70 -0.71 -0.45  1.00
Sample Size 
     mpg cyl disp hp drat
mpg   32  32   32 32   32
cyl   32  32   32 32   32
disp  32  32   32 32   32
hp    32  32   32 32   32
drat  32  32   32 32   32
Probability value 
     mpg cyl disp   hp drat
mpg    0   0    0 0.00 0.00
cyl    0   0    0 0.00 0.00
disp   0   0    0 0.00 0.00
hp     0   0    0 0.00 0.01
drat   0   0    0 0.01 0.00

str(k)
List of 5
 $ r   : num [1:5, 1:5] 1 -0.852 -0.848 -0.776 0.681 ...
  ..- attr(*, "dimnames")=List of 2
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
 $ n   : num [1:5, 1:5] 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 ...
  ..- attr(*, "dimnames")=List of 2
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
 $ t   : num [1:5, 1:5] Inf -8.92 -8.75 -6.74 5.1 ...
  ..- attr(*, "dimnames")=List of 2
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
 $ p   : num [1:5, 1:5] 0.00 6.11e-10 9.38e-10 1.79e-07 1.78e-05 ...
  ..- attr(*, "dimnames")=List of 2
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
  .. ..$ : chr [1:5] "mpg" "cyl" "disp" "hp" ...
 $ Call: language corr.test(x = mtcars[1:5])
 - attr(*, "class")= chr [1:2] "psych" "corr.test"

Answer 3

No sería más rápido, pero puede usar outer para simplificar el código. Requiere una función vectorizada, así que aquí he usado Vectorize para hacer una versión vectorizada de la función para obtener la correlación entre dos columnas.

df <- data.frame(x=rnorm(100),y=rnorm(100),z=rnorm(100))
n <- ncol(df)

corpij <- function(i,j,data) {cor.test(data[,i],data[,j])$p.value}
corp <- Vectorize(corpij, vectorize.args=list("i","j"))
outer(1:n,1:n,corp,data=df)

Answer 4

Puedes usar mapply , pero como las otras respuestas dicen que es poco probable que sea mucho más rápido, cor.test usa la mayor parte del cor.test .

matrix(mapply(function(x,y) cor.test(df[,x],df[,y])$p.value,rep(1:3,3),sort(rep(1:3,3))),nrow=3,ncol=3)

Puede reducir la cantidad de trabajo mapply si usa la suposición de simetría y observa la diagonal cero, por ejemplo

v <- mapply(function(x,y) cor.test(df[,x],df[,y])$p.value,rep(1:2,2:1),rev(rep(3:2,2:1)))
m <- matrix(0,nrow=3,ncol=3)
m[lower.tri(m)] <- v
m[upper.tri(m)] <- v