如何在R公式中混合符号项与矩阵类对象（含稀疏矩阵）？

需求背景 #

为保证向后兼容性，希望通过R公式接口指定一组组件，示例写法如下：

~ component1 + component2 + component3

若所有组件都是数据框列（或其函数），实现起来很简单，但需要支持不同类型的组件（比如稀疏矩阵）。

补充说明：在应用场景中，每个组件对应一个协方差矩阵。例如，factor变量对应块对角协方差矩阵，协方差组件也可直接构造为矩阵，而非通过factor定义。

当前可行方案：处理因子与普通矩阵 #

使用model.frame可以正常处理factor和普通matrix对象，示例代码如下：

nobs <- nrow(mtcars)

Vformula <- ~ factor(cyl) + diag(nobs)

V <- model.frame(Vformula, data = mtcars)
V <- as.list(V)

V[[1]]
#>  [1] 6 6 4 6 8 6 8 4 4 6 6 8 8 8 8 8 8 4 4 4 4 8 8 8 8 4 4 4 8 6 8 4
#> Levels: 4 6 8
V[[2]][1:6, 1:6]
#>      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5] [,6]
#> [1,]    1    0    0    0    0    0
#> [2,]    0    1    0    0    0    0
#> [3,]    0    0    1    0    0    0
#> [4,]    0    0    0    1    0    0
#> [5,]    0    0    0    0    1    0
#> [6,]    0    0    0    0    0    1

遇到的问题：稀疏矩阵无法通过model.frame处理 #

当组件为Matrix::ddiMatrix类的稀疏矩阵时，model.frame会抛出错误：

补充说明：应用中协方差组件常为稀疏矩阵，依赖{Matrix}包的稀疏矩阵功能。核心挑战是：既要通过R公式接口保证向后兼容，又要能高效使用稀疏矩阵，二者看似冲突，需验证是否有解决方案。

library("Matrix")

Vformula <- ~ factor(cyl) + Diagonal(nobs)

V <- model.frame(Vformula, data = mtcars)
#> Error in model.frame.default(Vformula, data = data):
#> 'data' must be a data.frame, environment, or list

目标 #

找到一种便捷方式传递这些组件，使后续函数可根据V[[i]]是符号项还是稀疏矩阵进行差异化处理。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者dipetkov