Знайдіть безпосередніх сусідів за групами, використовуючи таблицю даних або igraph

У мене є таблиця даних :

groups <- data.table(group = c("A", "B", "C", "D", "E", "F", "G"), 
                     code_1 = c(2,2,2,7,8,NA,5),
                     code_2 = c(NA,3,NA,3,NA,NA,2),
                     code_3 = c(4,1,1,4,4,1,8))

group code_1 code_2 code_3
  A      2     NA      4
  B      2      3      1
  C      2     NA      1
  D      7      3      4
  E      8     NA      4
  F     NA     NA      1
  G      5      2      8

Я хотів би досягти, щоб кожна група знаходила безпосередніх сусідів на основі наявних кодів. Наприклад: Група A має групи безпосередніх сусідів B, C за рахунок коду_1 (код_1 дорівнює 2 у всіх групах) і має групи безпосередніх сусідів D, E за рахунок коду_3 (код_3 дорівнює 4 у всіх цих групах).

Що я спробував, це для кожного коду, підмноживши перший стовпець (групу) на основі відповідностей, наступним чином:

groups$code_1_match = list()
for (row in 1:nrow(groups)){

  set(groups, i=row, j="code_1_match", list(groups$group[groups$code_1[row] == groups$code_1]))
}

  group code_1 code_2 code_3          code_1_match
    A      2     NA      4              A,B,C,NA
    B      2      3      1              A,B,C,NA
    C      2     NA      1              A,B,C,NA
    D      7      3      4                  D,NA
    E      8     NA      4                  E,NA
    F     NA     NA      1 NA,NA,NA,NA,NA,NA,...
    G      5      2      8                  NA,G

Це "щось" працює, але я б припустив, що існує більше типів даних таблиці. я намагався

groups[, code_1_match_2 := list(group[code_1 == groups$code_1])]

Але це не працює.

Чи пропускаю я якийсь очевидний трюк таблиці даних для вирішення цього питання?

Мій ідеальний результат буде виглядати приблизно так (що в даний час вимагатиме використання мого методу для всіх 3 стовпців, а потім об'єднання результатів):

group code_1 code_2 code_3    Immediate neighbors
  A      2     NA      4         B,C,D,E
  B      2      3      1         A,C,D,F
  C      2     NA      1         A,B,F
  D      7      3      4           B,A
  E      8     NA      4           A,D
  F     NA     NA      1           B,C
  G      5      2      8           

За допомогою igraph знайдіть сусідів 2-го ступеня, опустіть числові вузли, вставте інші вузли.

library(data.table)
library(igraph)

# reshape wide-to-long
x <- melt(groups, id.vars = "group")[!is.na(value)]

# convert to graph
g <- graph_from_data_frame(x[, .(from = group, to = paste0(variable, "_", value))])

# get 2nd degree neighbours
x1 <- ego(g, 2, nodes = groups$group)

# prettify the result
groups$res <- sapply(seq_along(x1), function(i) toString(intersect(names(x1[[ i ]]),
                                                                   groups$group[ -i ])))

#    group code_1 code_2 code_3        res
# 1:     A      2     NA      4 B, C, D, E
# 2:     B      2      3      1 A, C, D, F
# 3:     C      2     NA      1    A, B, F
# 4:     D      7      3      4    B, A, E
# 5:     E      8     NA      4       A, D
# 6:     F     NA     NA      1       B, C
# 7:     G      5      2      8           

Більше інформації

Так виглядають наші дані перед перетворенням на об’єкт igraph. Ми хочемо переконатися, що code1 зі значенням 2 відрізняється від коду2 зі значенням 2 тощо.

x[, .(from = group, to = paste0(variable, "_", value))]
#     from       to
#  1:    A code_1_2
#  2:    B code_1_2
#  3:    C code_1_2
#  4:    D code_1_7
#  5:    E code_1_8
#  6:    G code_1_5
#  7:    B code_2_3
#  8:    D code_2_3
#  9:    G code_2_2
# 10:    A code_3_4
# 11:    B code_3_1
# 12:    C code_3_1
# 13:    D code_3_4
# 14:    E code_3_4
# 15:    F code_3_1
# 16:    G code_3_8

Ось як виглядає наша мережа:

Зауважте, що A..Gвузли завжди підключені через code_x_y. Отже, нам потрібно отримати 2-й ступінь, ego(..., order = 2)дає нам сусідів, включаючи сусідів 2-го ступеня, і повертає об'єкт списку.

Щоб отримати імена:

lapply(x1, names)
# [[1]]
# [1] "A"        "code_1_2" "code_3_4" "B"        "C"        "D"        "E"       
# 
# [[2]]
# [1] "B"        "code_1_2" "code_2_3" "code_3_1" "A"        "C"        "D"        "F"       
# 
# [[3]]
# [1] "C"        "code_1_2" "code_3_1" "A"        "B"        "F"       
# 
# [[4]]
# [1] "D"        "code_1_7" "code_2_3" "code_3_4" "B"        "A"        "E"       
# 
# [[5]]
# [1] "E"        "code_1_8" "code_3_4" "A"        "D"       
# 
# [[6]]
# [1] "F"        "code_3_1" "B"        "C"       
# 
# [[7]]
# [1] "G"        "code_1_5" "code_2_2" "code_3_8"

Щоб уточнити результат, нам потрібно видалити code_x_yвузли та початковий вузол (1-й вузол)

sapply(seq_along(x1), function(i) toString(intersect(names(x1[[ i ]]), groups$group[ -i ])))
#[1] "B, C, D, E" "A, C, D, F" "A, B, F"    "B, A, E"    "A, D"       "B, C"       ""   

Мабуть, є якийсь більш практичний спосіб досягти цього, але ви можете зробити щось подібне, використовуючи розплави та з'єднання:

mgrp <- melt(groups, id.vars = "group")[!is.na(value)]
setkey(mgrp, variable, value)
for (i in seq_along(groups$group)) {
  let = groups$group[i]
  set(
    groups, 
    i = i, 
    j = "inei", 
    value = list(mgrp[mgrp[group == let], setdiff(unique(group), let)])
  )
}

groups
#    group code_1 code_2 code_3    inei
# 1:     A      2     NA      4 B,C,D,E
# 2:     B      2      3      1 A,C,D,F
# 3:     C      2     NA      1   A,B,F
# 4:     D      7      3      4   B,A,E
# 5:     E      8     NA      4     A,D
# 6:     F     NA     NA      1     B,C
# 7:     G      5      2      8       

Це надихає розплав @ sindri_baldur. Це рішення:

1. Розтоплює групи
2. Виконує декартовий самозаключення.
3. Вставляє разом усі групи, які відповідають.
4. Приєднується до початкового DT

library(data.table)
#> Warning: package 'data.table' was built under R version 3.6.2
groups <- data.table(group = c("A", "B", "C", "D", "E", "F", "G"), code_1 = c(2,2,2,7,8,NA,5), code_2 = c(NA,3,NA,3,NA,NA,2), code_3=c(4,1,1,4,4,1,8))

molten_grps = melt(groups, measure.vars = patterns("code"), na.rm = TRUE)

inei_dt = molten_grps[molten_grps,
            on = .(variable, value),
            allow.cartesian = TRUE
            ][,
              .(inei = paste0(setdiff(i.group, .BY[[1L]]), collapse = ", ")),
              by = group]

groups[inei_dt, on = .(group), inei := inei]

groups
#>     group code_1 code_2 code_3       inei
#>    <char>  <num>  <num>  <num>     <char>
#> 1:      A      2     NA      4 B, C, D, E
#> 2:      B      2      3      1 A, C, D, F
#> 3:      C      2     NA      1    A, B, F
#> 4:      D      7      3      4    B, A, E
#> 5:      E      8     NA      4       A, D
#> 6:      F     NA     NA      1       B, C
#> 7:      G      5      2      8

Як згадує zx8754, використовуючи data.table::meltз combnі потімigraph::as_adjacency_matrix

library(data.table)
df <- melt(groups, id.vars="group", na.rm=TRUE)[,
    if (.N > 1L) transpose(combn(group, 2L, simplify=FALSE)), value][, (1) := NULL]

library(igraph)
as_adjacency_matrix(graph_from_data_frame(df, FALSE))

вихід:

7 x 7 sparse Matrix of class "dgCMatrix"
  A B C E D G F
A . 1 1 1 1 1 .
B 1 . 2 . 1 1 1
C 1 2 . . . 1 1
E 1 . . . 1 1 .
D 1 1 . 1 . . .
G 1 1 1 1 . . .
F . 1 1 . . . .

або без використання igraph

x <- df[, unique(c(V1, V2))]
df <- rbindlist(list(df, data.table(x, x)))
tab <- table(df)   #or xtabs(~ V1 + V2, data=df)
ans <- t(tab) + tab
diag(ans) <- 0L
ans

вихід:

   V1
V2  A B C D E F G
  A 0 1 1 1 1 0 1
  B 1 0 2 1 0 1 1
  C 1 2 0 0 0 1 1
  D 1 1 0 0 1 0 0
  E 1 0 0 1 0 0 1
  F 0 1 1 0 0 0 0
  G 1 1 1 0 1 0 0