R:将数据框的元素与邻居相乘

Question

我有一个 300x300 元素的数据框。它们每个都是 -1 或 +1:

     [,1]   [,2]   [,3]  
[1,]   1     -1     -1   
[2,]   1      1      1  
[3,]  -1     -1      1  
[4,]   1      1     -1

我想要的是遍历我的数据框，并将每个值与每个相邻值相乘。
即:
对于原始数据框中的元素 [1,1]，我需要 [1,1]、[1,2] 和 [2,1] 的乘积
对于原始数据框中的元素 [2,2]，我需要 [2,2]、[1,2]、[2,1]、[2,3] 和 [3,2] 的乘积。

我尝试创建 4 个新数据框，每个数据框分别向右、左、上和下移动 1 个元素:

x_up <- shift(x, 1, dir='up')
x_up <- as.array(x_up)
dim(x_up) <- dims
x_down <- shift(x, 1, dir='down')
x_down <- as.array(x_down)
dim(x_down) <- dims
x_left <- shift(x, 1, dir='left')
x_left <- as.array(x_left)
dim(x_left) <- dims
x_right <- shift(x, 1, dir='right')
x_right <- as.array(x_right)
dim(x_right) <- dims

其中 x 是我的原始数据框。
我可以看到当我使用这种方法时，新的数据帧没有正确地移位；他们中的更多人是相同的。我用 identical() 检查了这一点。

是否有其他方法可以解决我的问题？

编辑:
shift() 属于 'binhf' 库

Answer 1

我认为可能有更聪明的方法来做到这一点，但标准方法是迭代每个元素并乘以其周围环境。

开始于:

mat <- matrix(c(1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, 1, -1), ncol=3)

为了避免正边距出现问题，您必须添加一列和一行 1 作为边距(正 1 在乘法时不会有问题，如果您正在对它求和例如，必须是 0。

mat2 <- addmargins(mat, FUN=function(x) 1)

现在您创建一个空矩阵来保存输出，然后遍历元素并乘以相邻元素。

out <- matrix(nrow=nrow(mat), ncol=ncol(mat))
for (i in 1:nrow(mat)) {
  for (j in 1:ncol(mat)) {
    out[i,j] <- prod(mat[i,j], mat2[i-1, j], mat2[i, j-1], mat2[i+1, j], mat2[i, j+1])
  }
}

导致:

> out
     [,1] [,2] [,3]
[1,]   -1    1    1
[2,]   -1    1   -1
[3,]    1    1    1
[4,]   -1    1   -1

对于 300x300 的矩阵，这花费了不到一秒钟的时间，所以这对您来说可能已经足够了。