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两个矩阵差异分析

news 来源：原创 2024/9/29 7:22:42

进行两个矩阵的差异分析是常见的数据分析任务。以下是使用R语言进行两个矩阵差异分析的详细步骤。我们将使用一个具体示例来说明如何计算两个矩阵之间的差异。

示例数据

假设我们有两个矩阵 matrix1 和 matrix2，分别代表不同条件下的基因表达数据。

# 创建示例矩阵
set.seed(123)
matrix1 <- matrix(rnorm(100, mean=10, sd=5), nrow=10)
matrix2 <- matrix(rnorm(100, mean=12, sd=5), nrow=10)# 添加行名和列名
rownames(matrix1) <- paste("Gene", 1:10, sep="")
colnames(matrix1) <- paste("Sample", 1:10, sep="")
rownames(matrix2) <- paste("Gene", 1:10, sep="")
colnames(matrix2) <- paste("Sample", 1:10, sep="")

差异分析

计算均值差异：
计算两个矩阵对应元素的均值差异。

# 计算均值
mean_diff <- rowMeans(matrix2) - rowMeans(matrix1)
mean_diff

t检验：
对每个基因进行t检验，检查在两个条件下是否有显著差异。

# 计算t检验
t_test_results <- apply(matrix1, 1, function(row1, matrix2) {row2 <- matrix2[rownames(matrix2) == rownames(row1), ]t.test(row1, row2)$p.value
}, matrix2 = matrix2)# 将p值添加到结果中
t_test_results <- data.frame(Gene = rownames(matrix1), p_value = t_test_results)
t_test_results

多重检验校正：
使用Benjamini-Hochberg方法对p值进行多重检验校正。

# 多重检验校正
t_test_results$adjusted_p_value <- p.adjust(t_test_results$p_value, method = "BH")
t_test_results

结果解释

mean_diff：显示每个基因在两个条件下的均值差异。
t_test_results：显示每个基因的t检验p值和校正后的p值。

可视化差异

为了更直观地展示差异，可以绘制火山图（volcano plot）或箱线图（box plot）。

# 火山图
library(ggplot2)
volcano_data <- data.frame(Gene = rownames(matrix1), mean_diff = mean_diff, p_value = -log10(t_test_results$p_value))
ggplot(volcano_data, aes(x = mean_diff, y = p_value)) +geom_point() +theme_minimal() +labs(title = "Volcano Plot", x = "Mean Difference", y = "-log10(p-value)")# 箱线图
boxplot_data <- data.frame(Expression = c(as.vector(matrix1), as.vector(matrix2)),Condition = rep(c("Condition 1", "Condition 2"), each = length(matrix1)),Gene = rep(rownames(matrix1), times = ncol(matrix1) + ncol(matrix2))
)ggplot(boxplot_data, aes(x = Condition, y = Expression, fill = Condition)) +geom_boxplot() +facet_wrap(~ Gene, scales = "free") +theme_minimal() +labs(title = "Gene Expression Under Two Conditions")