在时间 t-1 将列表中的矩阵按顺序乘以向量（递归）

Question

我正在尝试将矩阵列表相乘，按照它们在从矩阵 1 开始的列表中出现的顺序，乘以初始向量，然后递归；所以列表中的矩阵 2 乘以该结果向量。我尝试了 lapply 和 map 的各种迭代，但无法向前投影并递归执行此操作。更明确地说：A[[1]] % * % allYears[,1]，然后是 A[[2]] % * % allYears[,2],.....,A[[4]] % * % allYears[,4]，它在 "allYears" 中生成最后的第 5 列。下面是示例代码，在 A[[i]] 索引处的 for 循环中存在已知错误，因为未明确引用 i。

A <- lapply(1:4, function(x)  # construct list of matrices
  matrix(c(0, 0, 10, 
           rbeta(1, 5, 4), 0, 0, 
           0, rbeta(1, 10, 2), 0), nrow=3, ncol=3, byrow=TRUE, ))

n <- c(1000, 100, 10)  # initial vector of abundances

nYears <- 4  # define the number of years to project over

allYears <- matrix(0, nrow=3, ncol=nYears+1)  # build a storage array for all abundances

allYears[, 1] <- n  # set the year 0 abundance   

for (t in 1:(nYears + 1)) {   # loop through all years
  allYears[, t] <- A[[i]] %*% allYears[, t - 1]
}

Answer 1

根据描述，也许我们需要遍历序列 - 即 A 的长度为 4，而 'allYears' 的列数为 5。创建一个索引从2到'allYears'的ncol，然后遍历该索引的序列，根据序列提取'A'对应的元素，得到allYears前一列

i1 <- 2:(nYears + 1)
 for(t in seq_along(i1)) {
    allYears[,i1[t]] <-  A[[t]] %*% allYears[,i1[t]-1]
 
 }

-输出

> allYears
     [,1]      [,2]      [,3]       [,4]      [,5]
[1,] 1000 100.00000 817.24277 2081.08322  333.6702
[2,]  100 261.46150  55.44237  423.22095 1244.6680
[3,]   10  81.72428 208.10832   33.36702  355.5175

Answer 2

备选方案，可能太聪明了，解决方案：

构造一个列表 (A[[1]], A[[1]] %*% A[[2]], ... )

Alist <- Reduce("%*%", A, accumulate=TRUE)

将这些中的每一个乘以初始值

vlist <- lapply(Alist, "%*%", n)

合并：

do.call(cbind, vlist)
          [,1]      [,2]       [,3]     [,4]
[1,] 100.00000 856.66558 4864.20044  486.420
[2,] 569.23739  56.92374  543.02451 3307.690
[3,]  78.55101 553.62548   55.36255  445.619

@MikaelJagan 指出这可以用更少的步骤完成：

do.call(cbind, 
        rev(Reduce("%*%", rev(A), init = n, right = TRUE, accumulate = TRUE)))

或（在最新版本的 R 中）

(A
  |> rev()
  |> Reduce(f = "%*%", init = n, right = TRUE, accumulate = TRUE)
  |> rev()
  |> do.call(what = cbind)
)

（最后一步可以用|> unlist() |> matrix(nrow = length(n))代替。）

在时间 t-1 将列表中的矩阵按顺序乘以向量（递归）

Sequentially multiply matrices from a list by a vector at time t-1 (recursively)

r

for-loop

recursion

matrix-multiplication

projection-matrix