将三列数据帧重新整形为矩阵(“长”到“宽”格式)

时间:2012-03-08 12:03:01

标签: r matrix dataframe plyr reshape

我有data.frame看起来像这样。

x a 1 
x b 2 
x c 3 
y a 3 
y b 3 
y c 2 

我想用矩阵形式,所以我可以将它送到热图以制作情节。结果应该类似于:

    a    b    c
x   1    2    3
y   3    3    2

我从reshape包中尝试了cast,我尝试编写手动函数来执行此操作,但我似乎无法正确使用。

6 个答案:

答案 0 :(得分:167)

有很多方法可以做到这一点。这个答案从我最喜欢的方式开始,但也收集各种方式从答案到分散在这个网站周围的类似问题。

tmp <- data.frame(x=gl(2,3, labels=letters[24:25]),
                  y=gl(3,1,6, labels=letters[1:3]), 
                  z=c(1,2,3,3,3,2))

使用tidyverse:

这样做很酷的新方法是来自tidyr的spread。它返回一个数据框,这可能是这个答案大多数读者想要的。但是,对于热图,您需要将其转换为真正的矩阵。

library(tidyr)
spread(tmp, y, z)
##   x a b c
## 1 x 1 2 3
## 2 y 3 3 2

使用reshape2

tidyverse的第一步是reshape2包。我仍然认为,对于许多重塑任务,melt*cast函数比tidyverse方式更清晰,更简单。

要使用矩阵acast

library(reshape2)
acast(tmp, x~y, value.var="z")
##   a b c
## x 1 2 3
## y 3 3 2

要获取数据框,请使用dcast,如下所示:Reshape data for values in one column

dcast(tmp, x~y, value.var="z")
##   x a b c
## 1 x 1 2 3
## 2 y 3 3 2

使用plyr

在reshape2和tidyverse之间来plyr,使用daply函数,如下所示:https://stackoverflow.com/a/7020101/210673

library(plyr)
daply(tmp, .(x, y), function(x) x$z)
##    y
## x   a b c
##   x 1 2 3
##   y 3 3 2

使用矩阵索引:

这是一个古老的学校,但它是矩阵索引的一个很好的演示,在某些情况下非常有用。

with(tmp, {
  out <- matrix(nrow=nlevels(x), ncol=nlevels(y),
                dimnames=list(levels(x), levels(y)))
  out[cbind(x, y)] <- z
  out
})

使用xtabs

xtabs(z~x+y, data=tmp)

使用稀疏矩阵:

sparseMatrix包中还有Matrix,如下所示:R - convert BIG table into matrix by column names

with(tmp, sparseMatrix(i = as.numeric(x), j=as.numeric(y), x=z,
                       dimnames=list(levels(x), levels(y))))
## 2 x 3 sparse Matrix of class "dgCMatrix"
##   a b c
## x 1 2 3
## y 3 3 2

使用reshape

您也可以使用基本R函数reshape,如此处所示:Convert table into matrix by column names,但您必须稍后进行一些操作以删除额外的列并使名称正确(未显示) 。

reshape(tmp, idvar="x", timevar="y", direction="wide")
##   x z.a z.b z.c
## 1 x   1   2   3
## 4 y   3   3   2

答案 1 :(得分:2)

这个问题有些年头了,但也许有些人仍对其他答案感兴趣。

如果您不想加载任何包,可以使用此功能:

#' Converts three columns of a data.frame into a matrix -- e.g. to plot 
#' the data via image() later on. Two of the columns form the row and
#' col dimensions of the matrix. The third column provides values for
#' the matrix.
#' 
#' @param data data.frame: input data
#' @param rowtitle string: row-dimension; name of the column in data, which distinct values should be used as row names in the output matrix
#' @param coltitle string: col-dimension; name of the column in data, which distinct values should be used as column names in the output matrix
#' @param datatitle string: name of the column in data, which values should be filled into the output matrix
#' @param rowdecreasing logical: should the row names be in ascending (FALSE) or in descending (TRUE) order?
#' @param coldecreasing logical: should the col names be in ascending (FALSE) or in descending (TRUE) order?
#' @param default_value numeric: default value of matrix entries if no value exists in data.frame for the entries
#' @return matrix: matrix containing values of data[[datatitle]] with rownames data[[rowtitle]] and colnames data[coltitle]
#' @author Daniel Neumann
#' @date 2017-08-29
data.frame2matrix = function(data, rowtitle, coltitle, datatitle, 
                             rowdecreasing = FALSE, coldecreasing = FALSE,
                             default_value = NA) {

  # check, whether titles exist as columns names in the data.frame data
  if ( (!(rowtitle%in%names(data))) 
       || (!(coltitle%in%names(data))) 
       || (!(datatitle%in%names(data))) ) {
    stop('data.frame2matrix: bad row-, col-, or datatitle.')
  }

  # get number of rows in data
  ndata = dim(data)[1]

  # extract rownames and colnames for the matrix from the data.frame
  rownames = sort(unique(data[[rowtitle]]), decreasing = rowdecreasing)
  nrows = length(rownames)
  colnames = sort(unique(data[[coltitle]]), decreasing = coldecreasing)
  ncols = length(colnames)

  # initialize the matrix
  out_matrix = matrix(NA, 
                      nrow = nrows, ncol = ncols,
                      dimnames=list(rownames, colnames))

  # iterate rows of data
  for (i1 in 1:ndata) {
    # get matrix-row and matrix-column indices for the current data-row
    iR = which(rownames==data[[rowtitle]][i1])
    iC = which(colnames==data[[coltitle]][i1])

    # throw an error if the matrix entry (iR,iC) is already filled.
    if (!is.na(out_matrix[iR, iC])) stop('data.frame2matrix: double entry in data.frame')
    out_matrix[iR, iC] = data[[datatitle]][i1]
  }

  # set empty matrix entries to the default value
  out_matrix[is.na(out_matrix)] = default_value

  # return matrix
  return(out_matrix)

}

工作原理:

myData = as.data.frame(list('dim1'=c('x', 'x', 'x', 'y','y','y'),
                            'dim2'=c('a','b','c','a','b','c'),
                            'values'=c(1,2,3,3,3,2))) 

myMatrix = data.frame2matrix(myData, 'dim1', 'dim2', 'values')

myMatrix
>   a b c
> x 1 2 3
> y 3 3 2

答案 2 :(得分:2)

基数R,unstack

unstack(df, V3 ~ V2)
#   a b c
# 1 1 2 3
# 2 3 3 2

这可能不是通用的解决方案,但在这种情况下效果很好。

数据

df<-structure(list(V1 = structure(c(1L, 1L, 1L, 2L, 2L, 2L), .Label = c("x", 
"y"), class = "factor"), V2 = structure(c(1L, 2L, 3L, 1L, 2L, 
3L), .Label = c("a", "b", "c"), class = "factor"), V3 = c(1L, 
2L, 3L, 3L, 3L, 2L)), .Names = c("V1", "V2", "V3"), class = "data.frame", row.names = c(NA, 
-6L))

答案 3 :(得分:2)

出于完整性考虑,有NA个解决方案。

tapply()

数据

with(d, tapply(z, list(x, y), sum))
#   a b c
# x 1 2 3
# y 3 3 2

答案 4 :(得分:1)

tidyverse的tidyr软件包具有出色的功能。

假设您的变量从左到右分别命名为v1,v2和v3,而数据框则命名为dat:

dat %>% 
spread(key = v2,
       value = v3)

Ta da!

答案 5 :(得分:1)

tidyr 0.8.3.9000开始,引入了一个名为pivot_wider()的新功能。它基本上是先前spread()函数(which is, moreover, no longer under active development)的升级版本。来自pivoting vignette

  

此插图说明了新的ivot_longer()和   ivot_wider()函数。他们的目标是改善   collect()和spread(),并结合发现的最新功能   在其他软件包中。

     

一段时间以来,很明显,从根本上讲   Spread()和collect()的设计有误。很多人找不到   名称直观,很难记住哪个方向   对应于传播和聚集。好像也   很难记住这些功能的参数,   意味着很多人(包括我!)必须咨询   每次都有文档。

如何使用它(使用@Aaron中的数据):

pivot_wider(data = tmp, names_from = y, values_from = z)

或以“完整的” tidyverse方式:

tmp %>% 
 pivot_wider(names_from = y, values_from = z)