我试着用R来计算矩阵中一系列值的移动平均值。R中似乎没有一个内置函数可以让我计算移动平均线。有任何软件包提供这样的服务吗?还是需要我自己写?
当前回答
可以使用runner包来移动函数。在本例中是mean_run函数。cummean的问题是它不处理NA值，但mean_run可以。Runner包还支持不规则时间序列，Windows可以依赖于日期:
library(runner)
set.seed(11)
x1 <- rnorm(15)
x2 <- sample(c(rep(NA,5), rnorm(15)), 15, replace = TRUE)
date <- Sys.Date() + cumsum(sample(1:3, 15, replace = TRUE))
mean_run(x1)
#> [1] -0.5910311 -0.2822184 -0.6936633 -0.8609108 -0.4530308 -0.5332176
#> [7] -0.2679571 -0.1563477 -0.1440561 -0.2300625 -0.2844599 -0.2897842
#> [13] -0.3858234 -0.3765192 -0.4280809
mean_run(x2, na_rm = TRUE)
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.12188853 -0.13873536
#> [7] -0.13873536 -0.14571604 -0.12596067 -0.11116961 -0.09881996 -0.08871569
#> [13] -0.05194292 -0.04699909 -0.05704202
mean_run(x2, na_rm = FALSE )
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.12188853 -0.13873536
#> [7] NA NA NA NA NA NA
#> [13] NA NA NA
mean_run(x2, na_rm = TRUE, k = 4)
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.10546063 -0.16299272
#> [7] -0.21203756 -0.39209010 -0.13274756 -0.05603811 -0.03894684 0.01103493
#> [13] 0.09609256 0.09738460 0.04740283
mean_run(x2, na_rm = TRUE, k = 4, idx = date)
#> [1] -0.187600111 -0.090220655 -0.004349696 0.168349653 -0.206571573 -0.494335093
#> [7] -0.222969541 -0.187600111 -0.087636571 0.009742884 0.009742884 0.012326968
#> [13] 0.182442234 0.125737145 0.059094786
还可以指定其他选项，如延迟和仅在特定索引处滚动。更多内容在包和函数文档中。
其他回答
下面的示例代码展示了如何使用zoo包中的rollmean函数计算居中移动平均和尾随移动平均。
library(tidyverse)
library(zoo)
some_data = tibble(day = 1:10)
# cma = centered moving average
# tma = trailing moving average
some_data = some_data %>%
mutate(cma = rollmean(day, k = 3, fill = NA)) %>%
mutate(tma = rollmean(day, k = 3, fill = NA, align = "right"))
some_data
#> # A tibble: 10 x 3
#> day cma tma
#> <int> <dbl> <dbl>
#> 1 1 NA NA
#> 2 2 2 NA
#> 3 3 3 2
#> 4 4 4 3
#> 5 5 5 4
#> 6 6 6 5
#> 7 7 7 6
#> 8 8 8 7
#> 9 9 9 8
#> 10 10 NA 9
在数据。表1.12.0增加了新的滚动平均值函数，以计算快速和准确的滚动平均值，仔细处理NA, NaN和+Inf， -Inf值。
由于在这个问题中没有可重复的例子，所以在这里没有更多的问题要解决。
你可以在手册中找到更多关于?frollmean的信息，也可以在?frollmean网站上找到。
下面是手册中的例子:
library(data.table)
d = as.data.table(list(1:6/2, 3:8/4))
# rollmean of single vector and single window
frollmean(d[, V1], 3)
# multiple columns at once
frollmean(d, 3)
# multiple windows at once
frollmean(d[, .(V1)], c(3, 4))
# multiple columns and multiple windows at once
frollmean(d, c(3, 4))
## three above are embarrassingly parallel using openmp
使用费用应充分、有效。假设你有一个向量x，你想要n个数的和
cx <- c(0,cumsum(x))
rsum <- (cx[(n+1):length(cx)] - cx[1:(length(cx) - n)]) / n
正如@mzuther在评论中指出的那样，这假设数据中没有NAs。要处理这些问题，需要将每个窗口除以非na值的数量。这里有一种方法，结合@里卡多·克鲁兹的评论:
cx <- c(0, cumsum(ifelse(is.na(x), 0, x)))
cn <- c(0, cumsum(ifelse(is.na(x), 0, 1)))
rx <- cx[(n+1):length(cx)] - cx[1:(length(cx) - n)]
rn <- cn[(n+1):length(cx)] - cn[1:(length(cx) - n)]
rsum <- rx / rn
这仍然有一个问题，如果窗口中的所有值都是NAs，那么将会有一个零误差的除法。
可以使用runner包来移动函数。在本例中是mean_run函数。cummean的问题是它不处理NA值，但mean_run可以。Runner包还支持不规则时间序列，Windows可以依赖于日期:
library(runner)
set.seed(11)
x1 <- rnorm(15)
x2 <- sample(c(rep(NA,5), rnorm(15)), 15, replace = TRUE)
date <- Sys.Date() + cumsum(sample(1:3, 15, replace = TRUE))
mean_run(x1)
#> [1] -0.5910311 -0.2822184 -0.6936633 -0.8609108 -0.4530308 -0.5332176
#> [7] -0.2679571 -0.1563477 -0.1440561 -0.2300625 -0.2844599 -0.2897842
#> [13] -0.3858234 -0.3765192 -0.4280809
mean_run(x2, na_rm = TRUE)
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.12188853 -0.13873536
#> [7] -0.13873536 -0.14571604 -0.12596067 -0.11116961 -0.09881996 -0.08871569
#> [13] -0.05194292 -0.04699909 -0.05704202
mean_run(x2, na_rm = FALSE )
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.12188853 -0.13873536
#> [7] NA NA NA NA NA NA
#> [13] NA NA NA
mean_run(x2, na_rm = TRUE, k = 4)
#> [1] -0.18760011 -0.09022066 -0.06543317 0.03906450 -0.10546063 -0.16299272
#> [7] -0.21203756 -0.39209010 -0.13274756 -0.05603811 -0.03894684 0.01103493
#> [13] 0.09609256 0.09738460 0.04740283
mean_run(x2, na_rm = TRUE, k = 4, idx = date)
#> [1] -0.187600111 -0.090220655 -0.004349696 0.168349653 -0.206571573 -0.494335093
#> [7] -0.222969541 -0.187600111 -0.087636571 0.009742884 0.009742884 0.012326968
#> [13] 0.182442234 0.125737145 0.059094786
还可以指定其他选项，如延迟和仅在特定索引处滚动。更多内容在包和函数文档中。
下面是一个简单的带有过滤器的函数，演示了一种方法来处理带有填充的开始和结束NAs，并使用自定义权重计算加权平均值(由过滤器支持):
wma <- function(x) {
wts <- c(seq(0.5, 4, 0.5), seq(3.5, 0.5, -0.5))
nside <- (length(wts)-1)/2
# pad x with begin and end values for filter to avoid NAs
xp <- c(rep(first(x), nside), x, rep(last(x), nside))
z <- stats::filter(xp, wts/sum(wts), sides = 2) %>% as.vector
z[(nside+1):(nside+length(x))]
}
