有效创建偏移矩阵

Question

目标

我想使用长数字向量来创建一个矩阵，其中每列是原始向量的连续偏移（滞后或超前）。如果n是最大偏移量，则矩阵将具有维度[length(vector), n * 2 + 1]（因为我们希望在两个方向上都有偏移量，并且包括0偏移量，即原始向量）。

实施例

为了说明，请考虑以下向量：

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)

[1]  2  8  1 10  7  5  9  3  4  6

预期输出

现在我们创建值的偏移量，比方说n == 3：

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

我正在寻找一种有效的解决方案。 data.table或tidyverse解决方案非常受欢迎。

只返回没有NA的行（即第4行到第7行）也没问题。

当前解决方案

lags  <- lapply(3:1, function(x) dplyr::lag(test, x))
leads <- lapply(1:3, function(x) dplyr::lead(test, x))
l <- c(lags, test, leads)
matrix(unlist(l), nrow = length(test))

Answer 1

在基础R中，您可以使用embed获取第4行到第7行。但是，您必须反转列顺序。

embed(test, 7)[, 7:1]
     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
[1,]    2    8    1   10    7    5    9
[2,]    8    1   10    7    5    9    3
[3,]    1   10    7    5    9    3    4
[4,]   10    7    5    9    3    4    6

数据

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)

Answer 2

这将产生你需要的......

n <- 3
t(embed(c(rep(NA,n), test, rep(NA,n)), length(test)))[length(test):1,]

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

Answer 3

这可以通过从长向量构造矩阵并仅返回所需的列和行来解决：

test <- c(2, 8, 1, 10, 7, 5, 9, 3, 4, 6)
n_offs <- 3L
n_row <- length(test) + n_offs + 1L
matrix(rep(c(rep(NA, n_offs), test), n_row), nrow = n_row)[1:length(test), 1:(n_offs * 2L + 1L)]

      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
 [1,]   NA   NA   NA    2    8    1   10
 [2,]   NA   NA    2    8    1   10    7
 [3,]   NA    2    8    1   10    7    5
 [4,]    2    8    1   10    7    5    9
 [5,]    8    1   10    7    5    9    3
 [6,]    1   10    7    5    9    3    4
 [7,]   10    7    5    9    3    4    6
 [8,]    7    5    9    3    4    6   NA
 [9,]    5    9    3    4    6   NA   NA
[10,]    9    3    4    6   NA   NA   NA

只返回与embed(test, 7)[, 7:1]相同结果的变体是：

matrix(rep(test, length(test) + 1L), nrow = length(test) + 1L)[
  seq_len(length(test) - 2L * n_offs), seq_len(n_offs * 2L + 1L)]

     [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6] [,7]
[1,]    2    8    1   10    7    5    9
[2,]    8    1   10    7    5    9    3
[3,]    1   10    7    5    9    3    4
[4,]   10    7    5    9    3    4    6