有效地将二进制数据读入R

Question

我正在从一个文本文件中读取结构如下的二进制数据：

0101010100101010101010101010
1010101001010101010101010111
1111101010101010100101010101

文件有800行。每一行都一样长（但文件之间的长度不同，因此硬编码没有意义）。我想将输入存储在一个数据框中，其中每一行是一行，每两个数字存储在不同的列中，例如：

col1 col2 col3 col4
0      1    0    1

目前我是这样做的

as.matrix(read.table(text=gsub("", ' ', readLines("input"))))->g

但是，这需要很长时间，因为每行大约有 70,000 个 0/1。

有更快的方法吗？

Answer 1

我建议从 "readr" 包中探索 read_fwf。你可以这样做：

library(readr)
len <- nchar(readLines("yourfile.txt", n = 1))
read_fwf("yourfile.txt", fwf_widths(rep(1, len)))

或者，您可以尝试 the "iotools" package，这可能会更快：

library(iotools)
len <- nchar(readLines("yourfile.txt", n = 1))
input.file("yourfile.txt", formatter = dstrfw, 
            col_types = rep("integer", len), widths = rep(1, len))

这是一个小的 POC：

a <- tempfile()

writeLines("0101010100101010101010101010
1010101001010101010101010111
1111101010101010100101010101", a)

len <- nchar(readLines(a, n = 1))

library(readr)
read_fwf(a, fwf_widths(rep(1, len)))
# Source: local data frame [3 x 28]
# 
#   X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 X25 X26 X27 X28
# 1  0  1  0  1  0  1  0  1  0   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0
# 2  1  0  1  0  1  0  1  0  0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   1   1
# 3  1  1  1  1  1  0  1  0  1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1

您的数据维度似乎确实 read_fwf 令人窒息。我做了一个小测试来比较 "iotools" 方法与 awk + fread.

示例数据如下：

## Creates a file named "somefile.txt"
set.seed(1)
A <- replicate(10, sample(0:1, 70000, TRUE), FALSE)
A <- sapply(A, paste, collapse = "")
writeLines(rep(A, 800/length(A)), "somefile.txt")

这是函数和结果。我已经编写了这些函数，以便您应该能够在您的实际数据上尝试它们，看看哪个最适合您。

显然，readr 似乎在现阶段不在画面中:-)

Freadr <- function(infile = "somefile.txt") {
  len <- nchar(readLines(infile, n = 1))
  read_fwf(infile, fwf_widths(rep(1, len)))
}
system.time(temp1 <- Freadr())
# |===============================================================| 100%   53 MB
#    user  system elapsed 
# 466.740   0.384 466.506 

Fiotools <- function(infile = "somefile.txt") {
  len <- nchar(readLines(infile, n = 1))
  input.file(infile, formatter = dstrfw, 
             col_types = rep("integer", len), widths = rep(1, len))
}
system.time(temp2 <- Fiotools())
#    user  system elapsed 
#   7.248   0.016   7.273 

Fawk <- function(infile = "somefile.txt") {
  cmd <- sprintf("awk '{gsub(/./,\"&,\", );print }' %s", infile)
  fread(cmd)
}
system.time(temp3 <- Fawk())
#    user  system elapsed 
#  12.948   0.156  13.109

就此而言，使用基数 R 也不错：

fun4 <- function(infile = "somefile.txt") {
  do.call(rbind, lapply(strsplit(readLines(infile), "", TRUE), as.numeric))
}
system.time(fun4())
#    user  system elapsed 
#   9.056   0.260   9.304

结果是 matrix，因此您可能需要添加几秒钟才能转换为 data.frame 或 data.table，如果这确实是您想要的。

Answer 2

你可以 pipe 和 awk

read.table(pipe("awk '{gsub(/./,\"& \", );print }' yourfile.txt"))
#   V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10 V11 V12 V13 V14 V15 V16 V17 V18 V19 V20 V21
#1  0  1  0  1  0  1  0  1  0   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1
#2  1  0  1  0  1  0  1  0  0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   1   0
#3  1  1  1  1  1  0  1  0  1   0   1   0   1   0   1   0   1   0   0   1   0
#  V22 V23 V24 V25 V26 V27 V28
#1   0   1   0   1   0   1   0
#2   1   0   1   0   1   1   1
#3   1   0   1   0   1   0   1

或

read.table(pipe("awk '{gsub(\"\",\" \", );print }' yourfile.txt"))

fread也可以和awk

组合

library(data.table)
fread("awk '{gsub(/./,\"&,\", );print }' yourfile.txt")

使用与 OP 数据集相似的数据集，

library(stringi)
write.table(stri_rand_strings(800,70000, '[0-1]'), file='binary1.txt',
         row.names=FALSE, quote=FALSE, col.names=FALSE)

system.time(fread("awk '{gsub(/./,\"&,\", );print }' binary1.txt"))
#  user  system elapsed 
#16.444   0.108  16.542

Answer 3

从后续问题、数据结构和原始解决方案来看，您似乎想要一个矩阵（因为所有列都是同一类型）而不是 data.frame在问题的正文中（并导致下游出现问题！）。数据好像不大，读进去拆分成一个个字母

lns = strsplit(readLines("somefile.txt"), "")

然后取消列表，将字符串匹配为整数，并整形为矩阵

v = match(unlist(lns), c("0", "1")) - 1L
m = matrix(v, nrow=length(lns), byrow=TRUE)

或作为函数

input2matrix <- function(fname) {
    lns = strsplit(readLines("somefile.txt"), "")
    v = match(unlist(lns), c("0", "1")) - 1L
    matrix(v, nrow=length(lns), byrow=TRUE)
}

对于 800 x 70000 行示例，这大约需要 5 秒。与其他响应相比，它也比所有其他解决方案都快（我无法轻松安装 iotools，抱怨 C 级缺少符号 Rspace）并且不对 OS 和 [= 的可用性做出假设22=] 工具（以及除 R 之外的这些工具的知识！）。

有效地将二进制数据读入R

Read binary data into R efficiently

r

dataframe