R: БЫСТРО найти все переменные с недоминируемыми средними и дисперсиями

У меня есть набор случайных величин, каждая из которых имеет среднее значение и стандартное отклонение. Я хочу найти все переменные, которые являются или не являются доминируемыми, т. е. имеют наивысшее среднее значение своих стандартных отклонений. Другими словами, если X1 имеет среднее значение 10 и стандартное отклонение 10, а X2 имеет среднее значение 9 и стандартное отклонение 11, то X2 доминирует над X1. По сути, я хочу отказаться от него. Это распространенная проблема при оптимизации портфеля.

Легко, когда скорость не имеет значения:


aredominated1 <- function( smean, svar ) {
    PN <- length(smean)
    kill <- rep(FALSE, PN)

    for (i in 1:PN) {
        for (j in 1:PN) {
            if (i==j) next
            kill[i] <- if ((smean[i] < smean[j]) & (svar[i] > svar[j])) 1 else kill[i]
            if (kill[i]) break  ## no longer any need to check whether i is dominated by a subsequent j
        }
    }

    kill
}


aredominated2 <- function( smean, svar ) {
    PN <- length(smean)
    kill <- rep(FALSE, PN)

    for (i in 1:PN) {
        kill[i] <- any( (smean[i] < smean) & (svar[i] > svar) )
    }
    kill
}


####

T <- 100000
smean <- rnorm(T)
svar <- abs(rnorm(T))

print( system.time( { v1 <- aredominated1( smean, svar ) } ) )
print( system.time( { v2 <- aredominated2( smean, svar ) } ) )
            
stopifnot( all( v1 == v2 ) )


Грубо говоря, aredominated1 занимает 1,5 секунды, а aredominated2 (более R-подобный) занимает 60 секунд. Есть ли гораздо более быстрый способ написать такую ​​функцию в R, или я близок к собственному пределу R?

Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Стоит ли изучать PHP в 2023-2024 годах?
Привет всем, сегодня я хочу высказать свои соображения по поводу вопроса, который я уже много раз получал в своем сообществе: "Стоит ли изучать PHP в...
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
Поведение ключевого слова "this" в стрелочной функции в сравнении с нормальной функцией
В JavaScript одним из самых запутанных понятий является поведение ключевого слова "this" в стрелочной и обычной функциях.
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Приемы CSS-макетирования - floats и Flexbox
Здравствуйте, друзья-студенты! Готовы совершенствовать свои навыки веб-дизайна? Сегодня в нашем путешествии мы рассмотрим приемы CSS-верстки - в...
Тестирование функциональных ngrx-эффектов в Angular 16 с помощью Jest
В системе управления состояниями ngrx, совместимой с Angular 16, появились функциональные эффекты. Это здорово и делает код определенно легче для...
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Концепция локализации и ее применение в приложениях React ⚡️
Локализация - это процесс адаптации приложения к различным языкам и культурным требованиям. Это позволяет пользователям получить опыт, соответствующий...
Пользовательский скаляр GraphQL
Пользовательский скаляр GraphQL
Листовые узлы системы типов GraphQL называются скалярами. Достигнув скалярного типа, невозможно спуститься дальше по иерархии типов. Скалярный тип...
1
0
50
3
Перейти к ответу Данный вопрос помечен как решенный

Ответы 3

Ваш первый метод быстрый, потому что вы не проверяете все возможности. Вы можете сократить время вычислений еще больше (более чем вдвое), проверяя только часть «svar» при условии, что первая часть истинна, используя && вместо & и опуская if.

aredominated3 <- function( smean, svar ) {
  PN <- length(smean)
  kill <- rep(FALSE, PN)
  
  for (i in 1:PN) {
    for (j in 1:PN) {
      if (i==j) next

      ## modify this line
      kill[i] <- smean[i] < smean[j] && svar[i] > svar[j]

      if (kill[i]) break  ## no longer any need to check 
    }
  }
  
  kill
}

print( system.time( { v1 <- aredominated1( smean, svar ) } ) )
   #user  system elapsed 
   #2.66    0.00    3.02 

print( system.time( { v3 <- aredominated3( smean, svar ) } ) )
   #user  system elapsed 
   #0.85    0.00    0.92 

stopifnot( all( v1 == v3 ) )

Ваш текущий алгоритм — O(n^2). Вы можете перейти к O(n log(n)) сначала отсортировав данные.

library(data.table)
aredominated1_dt <- function(smean, svar) {
  dt <- data.table(smean, svar)[, row := .I]
  setorder(dt, -smean, svar)
  dt[, kill := as.numeric(svar > cummin(svar))]
  dt$kill[order(dt$row)]
}

data.table здесь не является строго необходимым. Логику можно легко перевести на базовый R или dplyr (но если производительность критична, я бы провел сравнение с коллапсом).

Тесты:

T <- 100000
smean <- rnorm(T)
svar <- abs(rnorm(T))

microbenchmark::microbenchmark(
  aredominated1_dt(smean, svar),
  aredominated1(smean, svar),
  check = "identical",
  times = 3
)
# Unit: milliseconds
#                           expr       min        lq      mean    median
#  aredominated1_dt(smean, svar)   24.8443   24.8443   24.8443   24.8443
#     aredominated1(smean, svar) 1801.3821 1801.3821 1801.3821 1801.3821

И чтобы получить представление о масштабировании, мы увеличиваем входные данные в четыре раза (T <- 400000).

# Unit: milliseconds
#                           expr       min        lq      mean    median
#  aredominated1_dt(smean, svar)   60.3873   60.3873   60.3873   60.3873
#     aredominated1(smean, svar) 9213.9352 9213.9352 9213.9352 9213.9352
Ответ принят как подходящий

Возможно, вы можете оптимизировать цикл, как показано ниже.

tic <- function(smean, svar) {
    k <- order(smean)
    v <- svar[k]
    l <- length(v)
    kill <- vector(length = l)
    for (i in 1:(l - 1)) {
        for (j in (i + 1):l) {
            if (v[i] > v[j]) {
                kill[i] <- 1
                break
            }
        }
    }
    kill[order(k)]
}

Контрольный показатель

ivo1 <- function(smean, svar) {
    PN <- length(smean)
    kill <- rep(FALSE, PN)

    for (i in 1:PN) {
        for (j in 1:PN) {
            if (i == j) next
            kill[i] <- if ((smean[i] < smean[j]) & (svar[i] > svar[j])) 1 else kill[i]
            if (kill[i]) break ## no longer any need to check whether i is dominated by a subsequent j
        }
    }

    kill
}

ivo2 <- function(smean, svar) {
    PN <- length(smean)
    kill <- rep(FALSE, PN)

    for (i in 1:PN) {
        kill[i] <- any((smean[i] < smean) & (svar[i] > svar))
    }
    +kill
}

tic <- function(smean, svar) {
    k <- order(smean)
    v <- svar[k]
    l <- length(v)
    kill <- vector(length = l)
    for (i in 1:(l - 1)) {
        for (j in (i + 1):l) {
            if (v[i] > v[j]) {
                kill[i] <- 1
                break
            }
        }
    }
    kill[order(k)]
}

sbaldur <- function(smean, svar) {
    dt <- data.table(smean, svar)[, row := .I]
    setorder(dt, -smean, svar)
    dt[, kill := as.numeric(svar > cummin(svar))]
    dt$kill[order(dt$row)]
}



microbenchmark(
    ivo1 = ivo1(smean, svar),
    ivo2 = ivo2(smean, svar),
    tic = tic(smean, svar),
    sbaldur = sbaldur(smean, svar),
    times = 10,
    check = "equal",
    unit = "relative"
)

шоу

Unit: relative
    expr        min         lq       mean     median         uq         max
    ivo1  22.371324  19.695451  17.558189  18.104484  18.385273  11.2895773
    ivo2 439.136523 390.277007 340.305299 355.019021 333.328700 220.5935180
     tic   1.562904   1.397621   1.255117   1.340289   1.262332   0.7891665
 sbaldur   1.000000   1.000000   1.000000   1.000000   1.000000   1.0000000
 neval
    10
    10
    10
    10

фу sbaldur функция просто невероятная...

ivo Welch 30.07.2024 23:50

Другие вопросы по теме