是否有矢量化并行 max() 和 min()？

Posted 2023-03-16

【中文标题】是否有矢量化并行 max() 和 min()？

【英文标题】：Is there a vectorized parallel max() and min()?

【发布时间】：2011-08-01 06:52:12

【问题描述】：

我有一个data.frame，其中包含“a”和“b”列。我想添加名为“high”和“low”的列，其中包含列 a 和 b 中的最高值和最低值。

有没有一种方法可以在不循环数据帧中的行的情况下做到这一点？

编辑：这是针对 OHLC 数据的，因此高低列应包含同一行中 a 和 b 之间的最高和最低元素，而不是整个列中的最高和最低元素。如果措辞不当，请见谅。

【参考方案1】：

这是我使用Rcpp 实现的版本。我将pmin与我的版本进行了比较，我的版本大约快了3倍。

library(Rcpp)

cppFunction("
  NumericVector min_vec(NumericVector vec1, NumericVector vec2) 
    int n = vec1.size();
    if(n != vec2.size()) return 0;
    else 
      NumericVector out(n);
      for(int i = 0; i < n; i++) 
        out[i] = std::min(vec1[i], vec2[i]);
      
      return out;
    
  
")

x1 <- rnorm(100000)
y1 <- rnorm(100000)

microbenchmark::microbenchmark(min_vec(x1, y1))
microbenchmark::microbenchmark(pmin(x1, y1))

x2 <- rnorm(500000)
y2 <- rnorm(500000)

microbenchmark::microbenchmark(min_vec(x2, y2))
microbenchmark::microbenchmark(pmin(x2, y2))

100,000 个元素的 microbenchmark 函数输出为：

> microbenchmark::microbenchmark(min_vec(x1, y1))
Unit: microseconds
            expr     min       lq     mean  median       uq
 min_vec(x1, y1) 215.731 222.3705 230.7018 224.484 228.1115
     max neval
 284.631   100
> microbenchmark::microbenchmark(pmin(x1, y1))
Unit: microseconds
         expr     min       lq     mean  median      uq      max
 pmin(x1, y1) 891.486 904.7365 943.5884 922.899 954.873 1098.259
 neval
   100

对于 500,000 个元素：

> microbenchmark::microbenchmark(min_vec(x2, y2))
Unit: milliseconds
            expr      min       lq     mean   median       uq
 min_vec(x2, y2) 1.493136 2.008122 2.109541 2.140318 2.300022
     max neval
 2.97674   100
> microbenchmark::microbenchmark(pmin(x2, y2))
Unit: milliseconds
         expr      min       lq     mean   median       uq
 pmin(x2, y2) 4.652925 5.146819 5.286951 5.264451 5.445638
      max neval
 6.639985   100

所以你可以看到Rcpp 版本更快。

您可以通过在函数中添加一些错误检查来使其变得更好，例如：检查两个向量的长度是否相同，或者它们是否具有可比性（不是字符与数字，或布尔与数字）。

【参考方案2】：

另一种可能的解决方案：

set.seed(21)
Data <- data.frame(a=runif(10),b=runif(10))
Data$low <- apply(Data[,c("a","b")], 1, min)
Data$high <- apply(Data[,c("a","b")], 1, max)

【讨论】：

这仍然是连续的。

【参考方案3】：

如果你的 data.frame 名称是 dat。

dat$pmin <- do.call(pmin,dat[c("a","b")])
dat$pmax <- do.call(pmax,dat[c("a","b")])

【参考方案4】：

听起来您正在寻找pmax 和pmin（“并行”最大/最小）：

Extremes                 package:base                  R Documentation

Maxima and Minima

Description:

     Returns the (parallel) maxima and minima of the input values.

Usage:

     max(..., na.rm = FALSE)
     min(..., na.rm = FALSE)

     pmax(..., na.rm = FALSE)
     pmin(..., na.rm = FALSE)

     pmax.int(..., na.rm = FALSE)
     pmin.int(..., na.rm = FALSE)

Arguments:

     ...: numeric or character arguments (see Note).

   na.rm: a logical indicating whether missing values should be
          removed.

Details:

     ‘pmax’ and ‘pmin’ take one or more vectors (or matrices) as
     arguments and return a single vector giving the ‘parallel’ maxima
     (or minima) of the vectors.  The first element of the result is
     the maximum (minimum) of the first elements of all the arguments,
     the second element of the result is the maximum (minimum) of the
     second elements of all the arguments and so on.  Shorter inputs
     are recycled if necessary.  ‘attributes’ (such as ‘names’ or
     ‘dim’) are transferred from the first argument (if applicable).