将R中的3维数组转换为2维矩阵

Question

假设我有一个三维数组，其维度为（x，y，z），我想将数据重组为维度为（x*y，z）的矩阵，类似于：

my_array <- array(1:600, dim=c(10,5,12))
my_matrix<-data.frame()

for (j in 1:5) {
  for (i in 1:10) {
     my_matrix <- rbind (my_matrix, my_array[i,j,1:12])
 }
}

你能建议一个更快、更优雅的方式吗？

谢谢。

- Nemesi

Answer 1

更改数组的维度：

dim(my_array) <- c(10 * 5 , 12)

- Lars Arne Jordanger

---

嗨，Lars，这会保持数据的顺序吗？我的意思是第一列y的所有z值，然后是第二列，依此类推... - Nemesi

我希望我能接受这两个答案：这个方法可以很好地完成工作（虽然我已经点赞了）。 - Nemesi

嗨，Nemesi。我测试了解决方案，并得到了与您最初的结果相同的结果。请注意，数组是具有维度属性的向量，这就是为什么这个简单的解决方案有效的原因。 - Lars Arne Jordanger

简单而美妙的解决方案。它适用于两个方向：(i)从2D数组（dims NxKK）到3D数组（dims NxKxK），dim(my_array) <- c(N, K, K); 或者 (ii)从3D到2D，dim(my_array) <- c(N, KK)。 - Good Will

Answer 2

我们可以通过调用matrix并指定维度来转换为矩阵

res <- matrix(my_array, prod(dim(my_array)[1:2]), dim(my_array)[3])
all.equal(as.matrix(my_matrix), res, check.attributes=FALSE)
#[1] TRUE

注意：这不会改变原始的“my_array”数组。实际上，代码可以简化为

matrix(my_array, 10*5, 12)

并使其更加紧凑。

nchar("matrix(my_array, 10*5, 12)")
#[1] 26

nchar("dim(my_array) <- c(10 * 5 , 12)")
#[1] 31

- akrun

---

嗨，Akrun，你能否添加一些词来说明你代码的第二行（all.equal(...)）吗？谢谢。 - Nemesi

@Nemesi 这只是为了检查'my_matrix'的结果是否与我得到的一致。 - akrun

这对我也起作用了，但是必须仔细考虑 R 的读取顺序。在我的情况下，我必须应用 aperm() 来正确获取数组，然后再将其读入 2D 表单中。 - Maarten Punt

Answer 3

@akrun和@Lars Arne Jordanger的解决方案都可行，并生成相同的结果。

这两个解决方案的工作原理是：

(1) 将所有矩阵的第一行连接在一起，并将这些行放置在组合矩阵的顶部；然后

(2) 连接所有矩阵的第二行，并将这些行放置在第一行连接下面，以此类推。

以下示例非常好地说明了这个想法：

> threeDimArray <- array( NA, dim=c(3,3,4) )
> dims <- dim( threeDimArray )
> 
> constants <- c(1, 10, 100)
> for( id in 1:length(constants) ){
   const <- constants[id]
   threeDimArray[id,,] <- matrix( (1:prod(dims[2:3]))*const, dims[2], dims[3] )
 }
> threeDimArray[1,,]
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]    1    4    7   10
[2,]    2    5    8   11
[3,]    3    6    9   12
> threeDimArray[2,,]
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]   10   40   70  100
[2,]   20   50   80  110
[3,]   30   60   90  120
> threeDimArray[3,,]
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]  100  400  700 1000
[2,]  200  500  800 1100
[3,]  300  600  900 1200
> # solution 1:
> twoDimMat <- matrix(threeDimArray, prod(dims[1:2]), dims[3])
> twoDimMat
      [,1] [,2] [,3] [,4]
 [1,]    1    4    7   10
 [2,]   10   40   70  100
 [3,]  100  400  700 1000
 [4,]    2    5    8   11
 [5,]   20   50   80  110
 [6,]  200  500  800 1100
 [7,]    3    6    9   12
 [8,]   30   60   90  120
 [9,]  300  600  900 1200
> 
> # solution 2: 
> threeDArray <- threeDimArray
> dim(threeDArray) <- c(prod( dims[1:2] ), dims[3])
> threeDArray
      [,1] [,2] [,3] [,4]
 [1,]    1    4    7   10
 [2,]   10   40   70  100
 [3,]  100  400  700 1000
 [4,]    2    5    8   11
 [5,]   20   50   80  110
 [6,]  200  500  800 1100
 [7,]    3    6    9   12
 [8,]   30   60   90  120
 [9,]  300  600  900 1200
> 

- Good Will