彭加克 - Matriks: Panduan Mesra untuk Pemula

Hai sana, bakal super bintang pengaturcaraan R! Saya begitu gembira untuk menjadi pemandu anda dalam perjalanan yang menarik ke dunia matriks dalam R. Sebagai seseorang yang telah mengajar sains komputer selama bertahun-tahun, saya dapat menjamin anda bahawa matriks tidak hanya fundamental tetapi juga sangat menarik untuk bekerja dengannya. Jadi, mari kita masuk dan membongkar misteri matriks R bersama!

Apa Itu Matriks?

Sebelum kita mula menulis kod, mari kita faham apa itu matriks. Bayangkan suatu spreadsheet atau jadual dengan baris dan kolom. Itu adalah esensi apa yang matriks adalah dalam R - suatu array dua-dimensi dari nombor atau aksara yang diatur dalam baris dan kolom. Menarik, kan?

Mencipta Matriks Pertama Anda

Mari kita mula dengan mencipta matriks yang mudah:

my_first_matrix <- matrix(1:9, nrow = 3, ncol = 3)
print(my_first_matrix)

Bila anda jalankan kod ini, anda akan melihat:

[,1] [,2] [,3]
[1,]    1    4    7
[2,]    2    5    8
[3,]    3    6    9

Apa yang baru berlaku? Kita menggunakan fungsi matrix() untuk mencipta matriks 3x3. Nombor 1 hingga 9 diisi secara default ke dalam lajur. Itu seperti menuangkan nombor ke dalam lajur!

Matriks Dengan Nilai tersendiri

Mari kita menjadi sedikit lebih kreatif:

custom_matrix <- matrix(c(10, 20, 30, 40, 50, 60), nrow = 2, ncol = 3)
print(custom_matrix)

Output:

[,1] [,2] [,3]
[1,]   10   30   50
[2,]   20   40   60

Di sini, kita mencipta matriks 2x3 dengan nilai tertentu. Perhatikan bagaimana R mengisi matriks secara lajur demi lajur.

Mengakses Elemen Matriks

Sekarang kita telah mencipta matriks, mari kita belajar bagaimana mengakses elemen mereka. Itu seperti mencari harta di peta!

Mengakses Elemen Tunggal

Untuk mengakses elemen tunggal, kita gunakan kurungan persegi dengan indeks baris dan kolom:

my_matrix <- matrix(1:9, nrow = 3, ncol = 3)
element <- my_matrix[2, 3]
print(element)

Ini akan cetak 8. Kita baru saja mengakses elemen di baris ke-2 dan kolom ke-3!

Mengakses Seluruh Baris atau Kolom

Ingin mendapatkan seluruh baris atau kolom? Tak masalah!

# Dapatkan baris kedua
second_row <- my_matrix[2, ]
print(second_row)

# Dapatkan kolom ketiga
third_column <- my_matrix[, 3]
print(third_column)

Output:

[1] 2 5 8
[1] 7 8 9

Meninggalkan indeks kolom atau baris kosong memberikan anda seluruh baris atau kolom. Itu seperti mengatakan, "Berikan saya segala-ganya di baris/kolom ini!"

Operasi Matriks

Sekarang, mari kita gunakan matriks kita untuk bekerja! R membuat operasi matriks menjadi mudah.

Penambahan Matriks

Menambah matriks adalah sama mudah seperti menambah nombor:

matrix1 <- matrix(1:4, nrow = 2)
matrix2 <- matrix(5:8, nrow = 2)
sum_matrix <- matrix1 + matrix2
print(sum_matrix)

Output:

[,1] [,2]
[1,]    6    8
[2,]    8   10

Itu seperti menambah elemen sepadan. Magic!

Perkalian Matriks

Perkalian matriks agak lebih rumit, tetapi R membuatnya mudah:

result <- matrix1 %*% matrix2
print(result)

Output:

[,1] [,2]
[1,]   23   31
[2,]   34   46

Operator %*% adalah pilihan utama anda untuk perkalian matriks. Ingat, bilangan kolom dalam matriks pertama harus sama dengan bilangan baris dalam matriks kedua!

Transposing Matriks

Transposing adalah seperti membalik matriks ke sisi:

transposed <- t(matrix1)
print(transposed)

Output:

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

Fungsi t() adalah ahli membalik matriks!

Contoh Praktis: Pemprosesan Imej

Mari kita gunakan keterampilan matriks kita dalam suatu scenario dunia nyata. Bayangkan anda bekerja pada tugas pemprosesan imej sederhana. Dalam imej digital, setiap titik adalah mewakili nombor, dan keseluruhan imej adalah matriks dari nombor ini.

Ini adalah imej 5x5 abu-abu yang direpresentasikan sebagai matriks:

image <- matrix(c(
200, 150, 100, 150, 200,
150, 100,  50, 100, 150,
100,  50,   0,  50, 100,
150, 100,  50, 100, 150,
200, 150, 100, 150, 200
), nrow = 5, byrow = TRUE)

print(image)

Ini mencipta corak bulatan sederhana. Sekarang, mari kita cerahkan imej ini dengan menambah 50 ke setiap titik:

brightened_image <- image + 50
print(brightened_image)

Kita baru saja melakukan operasi pemprosesan imej dasar menggunakan penambahan matriks!

Kesimpulan

Tahniah! Anda telah mengambil langkah pertama ke dalam dunia menarik matriks dalam R. Kita telah meliputi mencipta matriks, mengakses elemen mereka, dan melakukan operasi dasar. Ingat, latihan membuat sempurna, jadi jangan segan untuk mencoba konsep ini.

Sekarang, ini adalah tabel yang menggabungkan fungsi matriks utama yang kita telah belajar:

Fungsi	Deskripsi	Contoh
matrix()	Mencipta matriks	matrix(1:9, nrow = 3, ncol = 3)
[row, col]	Mengakses elemen matriks	my_matrix[2, 3]
+	Menambah matriks	matrix1 + matrix2
%*%	Melakukan perkalian matriks	matrix1 %*% matrix2
t()	Membalik matriks	t(matrix1)

Terus jelajah, terus kode, dan terutama, bersenang-senang dengan matriks R! Mereka bukan hanya nombor di dalam kotak; mereka adalah alat kuat yang dapat membantu anda mengatasi masalah dunia nyata. Sampaijumpa lagi, coding yang gembira!

Credits: Image by storyset