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

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。

其他回答

或者你可以简单地计算它使用过滤器,这是我使用的函数:

ma <- function(x, n = 5){filter(x, rep(1 / n, n), sides = 2)}

如果使用dplyr,请注意在上面的函数中指定stats::filter。

虽然有点慢,但你也可以使用zoo::rollapply在矩阵上执行计算。

reqd_ma <- rollapply(x, FUN = mean, width = n)

其中x为数据集,FUN = mean为函数;你也可以改变它为min, max, sd等,宽度是滚动窗口。

caTools包具有非常快速的滚动mean/min/max/sd和其他一些功能。我只使用过runmean和runsd,它们是迄今为止提到的其他包中最快的。

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。

您可以使用RcppRoll来实现用c++编写的快速移动平均线。只需调用roll_mean函数。文档可以在这里找到。

否则,这个(较慢的)for循环应该可以做到:

ma <- function(arr, n=15){
  res = arr
  for(i in n:length(arr)){
    res[i] = mean(arr[(i-n):i])
  }
  res
}