[03-5] R언어 - array 의 상세

R언어의 기본이 되는 object의 종류는 다음과 같다..

• vector
• matrix
• array
• factor
• list
• data frame
• function

본 글에서는 array의 사용에 대해 설명한다.

1. array의 기본
2. array에의 접근
3. array의 계산

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1. array의 기본

R언어에서 array는 일반적으로 알려져 있는 것과 같이 같은 mode(type)의 데이터가 연속적으로 나열되어 있는 구조를 의미한다.

1차원, 2차원, 3차원 및 고차원으로 선언이 가능하다. 

array는 다음과 같이 선언한다. 

a <- array(data_vector, dim_vector)

data_vector 는 실제 array에 포함될 데이터 값을 vector 형태로 표현한 것이고,
dim_vector는 해당 data_vector가 표현될 차원에 대한 정보이다. 

1차원 array의 예)

> a1 <- array(1:12,dim=c(12))
> a1
 [1]  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12

2차원 array의 예)

> a2 <- array(1:12,dim=c(3,4))
> a2
     [,1] [,2] [,3] [,4]
[1,]    1    4    7   10
[2,]    2    5    8   11
[3,]    3    6    9   12

3차원 array의 예)

> a3 <- array(1:12,dim=c(2,2,3))
> a3
, , 1

     [,1] [,2]
[1,]    1    3
[2,]    2    4

, , 2

     [,1] [,2]
[1,]    5    7
[2,]    6    8

, , 3

     [,1] [,2]
[1,]    9   11
[2,]   10   12

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2. array에의 접근

vector나 matrix 일 때와 마찬가지로 접근이 가능하다. 

'[', ']'를 이용해서 각 element에 바로 접근가능하고, 특정 row나 column에 일괄적 접근도 가능하다. 

1차원 array 로의 접근 예)

> a1[3]
[1] 3

2차원 array 로의 접근 예)

> a2[2,1]
[1] 2

> a2[,1]
[1] 1 2 3

> a2[2,]
[1]  2  5  8 11

3차원 array 로의 접근 예)

> a3[1,1,2]
[1] 5

> a3[,2,]
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    3    7   11
[2,]    4    8   12

> a3[1,1,]
[1] 1 5 9

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3. array의 계산

만약 같은 dimension의 array 끼리 계산 한다면 별다른 문제가 없을 것이다. 

같은 dimension의 array 계산의 예)

> a <- array(1:8,dim=c(2,2,2))
> b <- array(seq(from=2,to=16,by=2),dim=c(2,2,2))
> 
> a
, , 1

     [,1] [,2]
[1,]    1    3
[2,]    2    4

, , 2

     [,1] [,2]
[1,]    5    7
[2,]    6    8

> b
, , 1

     [,1] [,2]
[1,]    2    6
[2,]    4    8

, , 2

     [,1] [,2]
[1,]   10   14
[2,]   12   16

> 
> a+b
, , 1

     [,1] [,2]
[1,]    3    9
[2,]    6   12

, , 2

     [,1] [,2]
[1,]   15   21
[2,]   18   24

위와 같이 같은 위치에 있는 element끼리 계산되었음을 확인할 수 있다. 

하지만 만약 서로 다른 dimension을 가진 array, 혹은 vector 또는 matrix와 섞여서 계산을 한다면 어떻게 될까.

• 먼저 다른 dimension을 가진 array 끼리는 연산이 되지 않는다.

> b = array(6:12,dim=c(2,3))
> c = array(6:13,dim=c(2,4))
> b+c
Error in b + c : non-conformable arrays

다만 하나의 예외가 있다. 

• vector와 array 와는 연산이 가능하다.
  단, vector의 크기는 array 보다 작아야 한다. (recycling rule 적용)

> a = 1:3
> b = array(6:12,dim=c(2,3))
> a+b
     [,1] [,2] [,3]
[1,]    7   11   12
[2,]    9   10   14

먼저 vector는 연산하려는 array와 dimension을 맞춘 뒤 부족한 element 들은 자신이 가지고 있던 값들을 반복해서 채워 넣는다.

즉, 위의 예에서 a는 아래와 같이 인식되어 계산된다. (recycling은 column을 기준으로 진행된다.)

     [,1] [,2] [,3]
[1,]    1    3    2
[2,]    2    1    3

하지만 만약 연산하려는 vector가 array의 element의 수보다 클 경우는 다음과 같은 에러가 발생하고 연산이 되지 않는다.

> a = 1:20
> b = array(6:12,dim=c(2,3))
> a+b
Error: dims [product 6] do not match the length of object [20]
In addition: Warning message:
In a + b : longer object length is not a multiple of shorter object length