如何创建POSIXct矩阵

Question

当我在R3.1.2中创建给定POSIXct向量的矩阵时，矩阵的条目是数字的，而不是POSIXct：

x <- as.POSIXct("2012-02-25 19:00:00")
x
attributes(x)

m <- matrix(x, nrow=2, ncol=3)
m
attributes(m)

创建POSIXct值矩阵的最佳方法是什么？

Answer 1

我想我以前从未见过有人创建一个POSIXct值矩阵，尽管很难想象这样一个对象的用例。

R似乎不太支持这种类型的对象。S3对象系统非常有限，创建POSIXct矩阵需要同时设置矩阵和POSIXct (和POSIXt，这似乎总是与POSIXct一起标记) S3类。事实上，在我的经验中，任何对象继承多个显式S3类都是很不寻常的，也许除了POSIXct+POSIXt和POSIXlt+POSIXt之外。

我已经尝试通过创建一个新的矩阵构造函数matrix.POSIXct()来缓冲这种类型的对象。为了方便起见，为了提供S3调度，我还创建了一个新的通用matrix()和默认matrix.default()，它将委托给正常的base::matrix()。注意，matrix()的这种泛化有时是由R包(如gmp )完成的。它们将它们的泛化功能限制在它们的包环境中，但我只是将这些函数转储到全局环境中。

不幸的是，默认的POSIXct打印函数print.POSIXct()不够聪明，无法处理同样被归类为矩阵的POSIXct向量，因此任何这样的矩阵都会打印为普通的旧向量。为了解决这个问题，我还创建了一个新的print.POSIXct()函数，该函数拦截任何POSIXct类对象的打印，并检查它是否也被归类为一个矩阵，在这种情况下，为了以最小的工作量提供一个合理的实现，我构建了一个新的矩阵，其数据值由POSIXct值的字符表示组成，然后打印该矩阵。如果没有将其归类为矩阵，我只需将参数传递给普通的base::print.POSIXct()函数，以打印普通的非矩阵POSIXct向量。

我试图尽可能密切地跟踪base::matrix()的设计，以避免在matrix.POSIXct()中出现默认的缺失参数。

matrix <- function(x,...) UseMethod('matrix');
matrix.default <- function(...) base::matrix(...);

matrix.POSIXct <- function(data=NA,nrow,ncol,byrow=F,dimnames=NULL,...) {
    if (missing(nrow)) {
        if (missing(ncol)) {
            nrow <- length(data);
            ncol <- 1L;
        } else {
            nrow <- ceiling(length(data)/ncol);
        }; ## end if
    } else {
        if (missing(ncol))
            ncol <- ceiling(length(data)/nrow);
    }; ## end if
    data <- rep(as.POSIXct(data,tz=attr(data,'tzone'),...),len=nrow*ncol);
    if (byrow) {
        dim(data) <- c(ncol,nrow);
        data <- t(data);
    } else
        dim(data) <- c(nrow,ncol);
    if (!is.null(dimnames))
        base::dimnames(data) <- dimnames;
    class(data) <- c(class(data),'matrix');
    data;
}; ## end matrix.POSIXct()

print.POSIXct <- function(x,...) {
    if (inherits(x,'matrix') && !is.null(nrow(x))) {
        print(matrix(as.character(x,usetz=T),nrow(x),dimnames=dimnames(x)),...);
        invisible(x);
    } else
        base::print.POSIXct(x,...);
}; ## end print.POSIXct()

对您的数据进行演示：

x <- as.POSIXct('2012-02-25 19:00:00');
m <- matrix(x,2L,3L);
m;
##      [,1]                      [,2]                      [,3]
## [1,] "2012-02-25 19:00:00 EST" "2012-02-25 19:00:00 EST" "2012-02-25 19:00:00 EST"
## [2,] "2012-02-25 19:00:00 EST" "2012-02-25 19:00:00 EST" "2012-02-25 19:00:00 EST"
attributes(m);
## $class
## [1] "POSIXct" "POSIXt"  "matrix"
##
## $tzone
## [1] ""
##
## $dim
## [1] 2 3

这是一个format.POSIXct()

format.POSIXct <- function(x,...) {
    if (inherits(x,'matrix') && !is.null(nrow(x)))
        matrix(base::format.POSIXct(x,...),nrow(x),dimnames=dimnames(x))
    else
        base::format.POSIXct(x,...);
}; ## end format.POSIXct()

好吧，忘了索引了。这是另一个有问题的案例。默认的base::`[.POSIXct`()索引函数比较便宜(诚然，类似于我上面的一些shim代码)，因为它只是暂时删除了向量的类，传递给下一个特定于S3的类，然后恢复原始类。这意味着矩阵的drop参数受到尊重，如果设置为TRUE (默认值)，并且下标被删除，则意味着从返回的对象中删除dim属性。

问题是廉价包装器中的类恢复了我们的矩阵类，因此，当廉价包装器返回时，我们收到一个没有dim属性的矩阵类对象。

如果和当我们试图打印子设置向量时，我们所遇到的确切错误(如果和当我们试图打印子设置向量时，print.POSIXct() shim会发出这个错误(“在为函数‘print’选择方法时计算参数'x‘时出错:基本错误：：矩阵(.)：非数字矩阵范围”)是由nrow(x)返回NULL引起的，因此matrix()调用接收nrow=NULL。

我做了两件事来解决这个问题。首先，我改进了print.POSIXct()函数，以防止nrow(x)返回NULL的情况，在这种情况下，它不会将对象打印为矩阵。因此，如果它收到一个没有dim属性的矩阵类对象(尽管这种情况不应该发生)，它就会将它打印为一个普通的旧POSIXct向量。

其次，我编写了另一个索引函数来检测dim属性的删除，并在这种情况下相应地删除矩阵类。

这个新函数的创建很复杂，因为廉价包装器使用NextMethod()来调用下一个特定于S3的函数，如果从直接调用的调用中调用该函数，则无效，而不依赖于S3调度过程。因此，正如您在下面的代码中所看到的，我使用了一些技巧将廉价包装器的主体“插入”到我们的shim函数中，从而将NextMethod()调用移动到我们的shim中，因此必须通过泛型`[`() (通常)调用该调用：

`[.POSIXct` <- function(x,...) {
    res <- blah;
    if (inherits(x,'matrix') && !'dim'%in%names(attributes(res)))
        class(res) <- class(res)[class(res)!='matrix'];
    res;
};
body(`[.POSIXct`)[[2]][[3]] <- body(base::`[.POSIXct`);

演示：

x <- as.POSIXct('2016-02-05 00:00:00')+0:8;
m <- matrix(x,3L,byrow=T);
m;
##      [,1]                      [,2]                      [,3]
## [1,] "2016-02-05 00:00:00 EST" "2016-02-05 00:00:01 EST" "2016-02-05 00:00:02 EST"
## [2,] "2016-02-05 00:00:03 EST" "2016-02-05 00:00:04 EST" "2016-02-05 00:00:05 EST"
## [3,] "2016-02-05 00:00:06 EST" "2016-02-05 00:00:07 EST" "2016-02-05 00:00:08 EST"
m[1];
## [1] "2016-02-05 EST"
m[1:3];
## [1] "2016-02-05 00:00:00 EST" "2016-02-05 00:00:03 EST" "2016-02-05 00:00:06 EST"
m[1:3,1];
## [1] "2016-02-05 00:00:00 EST" "2016-02-05 00:00:03 EST" "2016-02-05 00:00:06 EST"
m[1:3,1,drop=F];
##      [,1]
## [1,] "2016-02-05 00:00:00 EST"
## [2,] "2016-02-05 00:00:03 EST"
## [3,] "2016-02-05 00:00:06 EST"
m[1:3,1:2];
##      [,1]                      [,2]
## [1,] "2016-02-05 00:00:00 EST" "2016-02-05 00:00:01 EST"
## [2,] "2016-02-05 00:00:03 EST" "2016-02-05 00:00:04 EST"
## [3,] "2016-02-05 00:00:06 EST" "2016-02-05 00:00:07 EST"

这是一个as.data.frame.POSIXct()

as.data.frame.POSIXct <- function(x,...) {
    if (inherits(x,'matrix') && !is.null(dim(x))) {
        class(x) <- class(x)[!class(x)%in%c('POSIXct','POSIXt')];
        res <- as.data.frame(x,...);
        for (ci in seq_along(res))
            res[[ci]] <- as.POSIXct(res[[ci]],tz=attr(x,'tzone'),origin='1970-01-01');
        res;
    } else
        base::as.data.frame.POSIXct(x,...);
}; ## end as.data.frame.POSIXct()

演示：

m <- matrix(as.POSIXct('2016-02-05 00:00:00')+0:8,3);
m;
##      [,1]                      [,2]                      [,3]
## [1,] "2016-02-05 00:00:00 EST" "2016-02-05 00:00:03 EST" "2016-02-05 00:00:06 EST"
## [2,] "2016-02-05 00:00:01 EST" "2016-02-05 00:00:04 EST" "2016-02-05 00:00:07 EST"
## [3,] "2016-02-05 00:00:02 EST" "2016-02-05 00:00:05 EST" "2016-02-05 00:00:08 EST"
as.data.frame(m);
##                    V1                  V2                  V3
## 1 2016-02-05 00:00:00 2016-02-05 00:00:03 2016-02-05 00:00:06
## 2 2016-02-05 00:00:01 2016-02-05 00:00:04 2016-02-05 00:00:07
## 3 2016-02-05 00:00:02 2016-02-05 00:00:05 2016-02-05 00:00:08

这是一个summary.POSIXct()

summary.POSIXct <- function(x,...) {
    if (inherits(x,'matrix') && !is.null(dim(x)))
        summary(as.data.frame(x),...)
    else
        base::summary.POSIXct(x,...);
}; ## end summary.POSIXct()

Answer 2

粗略的方法是将类和属性重新分配到矩阵中：

x <- as.POSIXct("2012-02-25 19:00:00")
m <- matrix(x, nrow=2, ncol=3)
assignPOSIXct <- function(m,x){
    class(m) <- c("matrix",class(x)) 
    attr(m,"tzone") <- attr(x,"tzone")
    return(m)
}
m <- assignPOSIXct(m,x)
m

但这很麻烦，而且容易出错。在循环中，我必须检查条目是否为POSIXct。

Answer 3

另一个方法是接受在存储到矩阵和数组时放松S3信息，并在需要时转换为POSIXct。这可以通过以下函数来完成

asPOSIXctFromNumeric <- function(
    ### convert numeric to POSIXct with default origin and time zone 
    x       ##<< numeric vector to convert
    ,origin='1970-01-01'    ##<< default origin
    ,tz='GMT'               ##<< default time zone
){
    ##details<<
    ## Sometime POSIXct becomes converted to numeric, e.g. when stored
    ## in a matrix.
    ## The defaults of this routing convert it back to POSIXct with      
    ## the same origin, and a default time zone
    as.POSIXct(as.numeric(x),origin=origin, tz=tz)
}