Is there a fast/clever way to return a logical vector if elements of a vector are in at least one interval?

Assume you have vector numeric vector x and a data frame df with columns start and stop. Is there a clever way to return a logical vector with length equal to x indicating if x is in at least one interval defined by start or stop ?

The actual case I’m working with has length(x) >> nrow(df). The naïve way to do this would be using a for loop but I was hoping for something more elegant and that runs fast.

 x <- 1:10
df <- data.frame(start = c(0, 4.5, 6), stop = c(1, 5.5, 8.5))
z <- rep(FALSE, length(x))

for(i in 1:nrow(df)){
  z <- z | (df$start[i] <= x & x <= df$stop[i])
}

x[z] # 1 5 6 7 8

1

Maybe you can use outer like below

> with(df, x[rowMeans(outer(x, start, `>=`) & outer(x, stop, `<=`)) > 0])
[1] 1 5 6 7 8

or, you can use %inrange% from data.table

> library(data.table)

> x[x %inrange% df]
[1] 1 5 6 7 8

5

This is maybe too clever, but does solve your problem. (@ThomasIsCoding’s is very similar but slightly more compact …)

x_gt_start <- outer(x,df$start, ">=")
x_lt_stop <- outer(x,df$stop, "<=")
between <- rowSums(x_gt_start & x_lt_stop) > 0 ## or: apply(..., 1, any)
x[between]

Even faster would be to use Rcpp to write code that looped and short-circuited (i.e., returned TRUE as soon as the condition was met once for a given x, rather than going through all of the comparisons)

1

Edit: As user ThomasIsCoding kindly points out, there is data.table::inrange() which is vectorised:

x = seq(10)
df = data.frame(start = c(0, 4.5, 6), stop = c(1, 5.5, 8.5))
x[data.table::inrange(x, df$start, df$stop)]
#> [1] 1 5 6 7 8

4

Here’s a solution I came up with using the findInterval() function, which I think (the documentation doesn’t specify) uses a binary search algorithm. It assumes that your start and stop times are ordered and your stop times are less than the next start time (it might not require that last assumption; I haven’t tested it).

findInterval(x, df$start) == (findInterval(x, df$stop, left.open = T) + 1)

I ran various combinations of benchmarks compared to the countrange() and inrange solution, and my solution tends to range from mid to slowest, but overall they all seem to do pretty good. It’s hard to judge from arbitrary benchmarking which is best for OP because the relative performance of each will vary based on the absolute size of the objects, as well as the relative size difference between them. My solution seems to get worse as the length of the vector increases relative to the number of rows in the data table.

However, if the x vector is sorted, then my solution will probably blow the others out of the water; findInterval() is O(n) if x is sorted.

In terms of memory used, it’s hard to tell which is best. I’m not aware of any benchmarking package in R that can properly capture C++ memory allocations. Plus, you have to figure out how it scales with the size of the variables. I expect findInterval() to be very memory efficient regardless. I don’t know about the other solutions. My advice would be to go with whatever is fastest/fast enough (and maybe easy to read/understand), and if you have memory issues, try another, and so on.

4

A vectorized function to count the number of intervals of df that contain the element of x. It is faster than data.table::%inrange% for large datasets.

library(data.table)

countrange <- function(x, df) {
  out <- integer(length(x))
  n <- nrow(df)
  setorder(
    data.table(
      i = c(1:length(x), integer(n + n)),
      r = c(x, unlist(df, 0, 0)),
      s = rep.int(c(0L, 1L, -1L), c(length(x), n, n))
    ), r, -s
  )[,s := cumsum(s)][i != 0L, {out[i] <- s; out}]
}

countrange(x, df)
#>  [1] 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0

Demonstrating on a set of potentially overlapping intervals:

x <- runif(10)
df <- data.table(start = sort(runif(1e5)), stop = sort(runif(1e5)))[
  start > stop, `:=`(start = stop, stop = start)
]
countrange(x, df)
#>  [1] 201 320 202  27 169 314 131  92 219   0
x %inrange% df
#>  [1]  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE  TRUE FALSE

Benchmarking

We can squeeze a little more speed with collapse::setv.

library(collapse)

countrange2 <- function(x, df) {
  n <- nrow(df)
  m <- length(x)
  out <- integer(m)
  setorder(
    data.table(
      i = setv(integer(n + n + m), 1:m, 1:m),
      r = c(x, unlist(df, 0, 0)),
      s = rep.int(c(0L, 1L, -1L), c(m, n, n))
    ), r, -s
  )[,s := cumsum(s)][i != 0L, {out[i] <- s; out}]
}

While both versions are faster than data.table::%inrange% for large datasets, they also use more memory.

x <- runif(3e7)
df <- as.data.frame(matrix(sort(runif(8e3)), 4e3, 2, 1))

bench::mark(
  countrange = countrange(x, df),
  countrange2 = countrange2(x, df),
  inrange = x %inrange% df,
  check = FALSE,
  iterations = 10
)
#> # A tibble: 3 × 6
#>   expression       min   median `itr/sec` mem_alloc `gc/sec`
#>   <bch:expr>  <bch:tm> <bch:tm>     <dbl> <bch:byt>    <dbl>
#> 1 countrange     2.62s    2.71s     0.370    2.26GB    1.55 
#> 2 countrange2    2.56s    2.62s     0.381    2.38GB    1.33 
#> 3 inrange        4.27s    4.57s     0.214  457.54MB    0.128

2

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật