R中的滑动窗口

Posted 2023-02-14

【中文标题】R中的滑动窗口

【英文标题】：Sliding window in R

【发布时间】：2013-04-03 07:58:11

【问题描述】：

我有一个数据框 DF，两列 A 和 B 如下所示：

A                    B                  
1                    0             
3                    0               
4                    0                   
2                    1                    
6                    0                    
4                    1                     
7                    1                 
8                    1                     
1                    0   

如下所示执行滑动窗口方法。使用：rollapply(DF$B, width=3,by=1) 计算大小为 3 的滑动窗口中 B 列的平均值滑动 1。每个窗口的平均值显示在左侧。

    A:         1    3    4    2    6    4    7    8    1                                          
    B:         0    0    0    1    0    1    1    1    0                                
              [0    0    0]                                              0
                    [0    0    1]                                        0.33
                          [0    1    0]                                  0.33
                                [1    0    1]                            0.66
                                      [0    1    1]                      0.66
                                            [1    1    1]                1
                                                 [1    1    0]           0.66
output:        0   0.33 0.33 0.66   0.66    1     1    1   0.66

现在，对于 A 列中的每一行/坐标，包含该坐标的所有窗口都被考虑并应保留给出结果的最高平均值，如“输出”列所示。

我需要得到如上所示的输出。输出应该是：

A                   B                  Output   
1                   0                      0
3                   0                      0.33
4                   0                      0.33
2                   1                      0.66
6                   0                      0.66
4                   1                      1
7                   1                      1
8                   1                      1
1                   0                    0.66

对 R 有帮助吗？

【问题讨论】：

(+1) 现在我明白了这个问题。让我试着看看我能不能弄清楚一些事情。还有一件事。我认为您在此编辑中丢失了最终输出“mean_A”。你也可以添加它吗？谢谢。

@Arun 现在我添加了 Mean_A。

A 总是一个序列 1:N？我看不出A 中的值对您的计算有何影响。据我了解，这几乎是rollmax(rollmean(B,3),3)。

@CarlWitthoft，不完全是。 user1779730，检查我的答案。

@CarlWitthoft，希望重新构建的问题有助于理解问题

【参考方案1】：

试试这个：

# form input data
library(zoo)
B <- c(0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0)

# calculate
k <- 3
rollapply(B, 2*k-1, function(x) max(rollmean(x, k)), partial = TRUE)

最后一行返回：

[1] 0.0000000 0.3333333 0.3333333 0.6666667 0.6666667 1.0000000 1.0000000
[8] 1.0000000 0.6666667

如果有 NA 值，您可能想试试这个：

k <- 3
B <- c(1, 0, 1, 0, NA, 1)
rollapply(B, 2*k-1, function(x) max(rollapply(x, k, mean, na.rm = TRUE)), partial = TRUE)

最后一行给出了这个：

[1] 0.6666667 0.6666667 0.6666667 0.5000000 0.5000000 0.5000000

将其扩展为：

c(mean(B[1:3], na.rm = TRUE), ##
max(mean(B[1:3], na.rm = TRUE), mean(B[2:4], na.rm = TRUE)), ##
max(mean(B[1:3], na.rm = TRUE), mean(B[2:4], na.rm = TRUE), mean(B[3:5], na.rm = TRUE)),
max(mean(B[2:4], na.rm = TRUE), mean(B[3:5], na.rm = TRUE), mean(B[4:6], na.rm = TRUE)),
max(mean(B[3:5], na.rm = TRUE), mean(B[4:6], na.rm = TRUE)), ##
mean(B[4:6], na.rm = TRUE)) ##

如果您不想在每一端都有k-1 组件（上面标有##），请删除partial = TRUE。

【讨论】：

那里——我知道有人会正确地表达我上面的评论:-)

@G.Grothendieck 谢谢。 rollapply 函数中的 5 是什么？

@G.Grothendieck 根据什么近似值将宽度设置为 5？这只是一个示例数据。真实数据的窗口大小为 5000，滑动 1。在这种情况下，我们如何确定窗口的宽度？

@G.Grothendieck 非常感谢非常简单有效的解决方案。现在看来我们可以模拟任何宽度。还有一个查询，我最初使用 rollapply(DF$B, width=3,by=1) 来计算窗口大小 3 滑动=1 位置的平均值。但是在您的解决方案中，滑动 by='' 参数没有任何意义。我可以假设它以相同的方式滑动 1 个位置来计算平均值吗？

有两个长度为 5 的窗口。由于数量太多，我已经删除了我的 cmets，并在答案末尾添加了一些其他信息。

【参考方案2】：

R 库 TTR 有许多用于计算滑动窗口平均值的函数

SMA = 简单移动平均线

data$sma <- SMA(data$B, 3)

更多文档在这里http://cran.r-project.org/web/packages/TTR/TTR.pdf