[ R ] 매트릭스 Matrix

매트릭스

(Matrix)

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매트릭스는 2차원 형태의 데이터를 저장하고 분석할때 사용되는 자료구조이다.

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매트릭스에 저장되는 모든 자료의 data type은 동일해야 한다.

보통 숫자로만 구성된 2차원자료를 저장하고 처리한다.

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2차원 데이터

2차원 데이터는 1차원 구조의 데이터들이 모여서 만들어지는 데이터로

행 과 열의 방향성을 가지는 데이터 구조이다.

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2차원 데이터는 테이블 형태로 표현되는데

가로줄은 행,Row,관측값

세로줄은 열,Column, 변수 라고 부른다.

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매트릭스 생성

1. 매트릭스 생성

# 변수명 <- matrix( 데이터, nrow=행 갯수, ncol= 열 갯수)

m <- matrix(1:15, nrow=3, ncol=5)

# [ 실행 결과 ]
      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
[1,]    1    4    7   10   13
[2,]    2    5    8   11   14
[3,]    3    6    9   12   15

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위 코드대로 실행하면 행(세로) 방향 으로 값이 채워진다.

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하지만 다음과 같이 열(가로) 방향으로 저장할 수도 있다.

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2. 방향지정

# byrow=T 사용 방향지정
m <- matrix(1:15, nrow=3, ncol=5, byrow=T )


# [ 실행 결과 ]
 >    [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
[1,]    1    2    3    4    5
[2,]    6    7    8    9   10
[3,]   11   12   13   14   15

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여러개의 벡터를 묶어서 생성하는 방법은 다음과 같다.

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3. 벡터 결합 생성

# 벡터 생성
x <- 1:5  
y <- 6:10
# x,y 를 결합해 매트릭스 생성
m <- cbind(x,y)
m2 <- rbind(x,y)

# [ 실행결과 ]
> m
     x  y
[1,] 1  6
[2,] 2  7
[3,] 3  8
[4,] 4  9
[5,] 5 10

> m2
  [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
x    1    2    3    4    5
y    6    7    8    9   10

rbind() 는 row bind 즉 가로(행) 방향으로 묶어주는 함수이고

cbind() 는 column bind 세로(열) 방향으로 묶어주는 함수이다.

벡터 + 매트릭스, 매트릭스 + 매트릭스 로 묶을때도 사용한다.

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매트릭스 값 추출

매트릭스의 특정 위치의 값을 추출하기 위해서는 2개의 인덱스가 필요하다.

2차원 구조의 데이터 형태이기 때문에 행,열 의 인덱스가 필요하다.

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# 매트릭스 m
m <- matrix(1:25, nrow=5, ncol=5) 
      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
[1,]    1    6   11   16   21
[2,]    2    7   12   17   22
[3,]    3    8   13   18   23
[4,]    4    9   14   19   24
[5,]    5   10   15   20   25

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1. 특정 위치의 값 추출

# 매트릭스[행 인덱스, 열 인덱스]

m[2,3]  # 12
m[5,5]  # 25

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2. 특정 범위의 값 추출

m[2,]  #  2  7 12 17 22
m[,5]  #  21 22 23 24 25

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행, 열에 이름 붙이기

매트릭스에도 벡터와 마찬가지로 행과 열에 이름을 붙일 수 있다.

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학생들의 점수 데이터를 입력한다고 가정을 해봤다.

1. 이름 붙이기

# 점수 매트릭스 생성
score <- matrix(c(0,40,60,100,90,
           0,50,40,95,90,
           10,30,50,100,70), nrow=5)

# 학생, 과목이름 벡터 생성
student <- c('짱구','훈이','유리','철수','맹구')
subject <- c('국어','영어','수학')


rownames(score) <- student # 행 이름으로 student 적용
colnames(score) <- subject # 열 이름으로 subject 적용

# [ 실행 결과 ]
> score
     국어 영어 수학
짱구    0    0   10
훈이   40   50   30
유리   60   40   50
철수  100   95  100
맹구   90   90   70

 

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행과 열의 이름을 지정한 매트릭스는 인덱스를 대신하여 이름으로 값을 추출 할수도 있다.

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2. 이름으로 값 추출

 

score['짱구',]
 국어 영어 수학 
   0    0   10 

score[,'국어']
 짱구 훈이 유리 철수 맹구 
   0   40   60  100   90