如何在R中基于滚动3日均值与标准差实现数据框条件格式化？

需求说明 #

将原有的基于整体均值的颜色标记规则，改为基于滚动3日均值与标准差的规则：

• 单元格值与滚动3日均值的偏差绝对值超过2倍滚动标准差：标记为red
• 偏差绝对值在1-2倍滚动标准差之间：标记为yellow
• 偏差绝对值在1倍滚动标准差以内：标记为green
• 前2行因数据不足3日，统一标记为yellow（可根据需求调整）

实现代码（Tidyverse + Slider 版本） #

library(tidyverse)
library(slider) # 用于实现滚动窗口计算

# 原始数据
data <- structure(list(Date = structure(c(19282, 19283, 19284, 19285, 
19286, 19290, 19291, 19292, 19293, 19296, 19297, 19298, 19299, 
19300, 19303), class = "Date"), `US 10 Year` = c(3.824, 3.881, 
3.881, 3.947, 3.943, 4.018, 4.01, 4.007, 4.134, 4.228, 4.217, 
4.242, 4.102, 4.003, 3.919, 3.998)), row.names = c(NA, -16L), 
class = c("tbl_df", "tbl", "data.frame"))

# 执行条件格式化
data_formatted <- data %>%
  # 计算滚动3日均值（窗口包含当前行及前2行）
  mutate(roll_mean = slide_dbl(`US 10 Year`, mean, .before = 2, .complete = FALSE),
         # 计算滚动3日标准差
         roll_sd = slide_dbl(`US 10 Year`, sd, .before = 2, .complete = FALSE),
         # 计算当前值与滚动均值的偏差
         deviation = `US 10 Year` - roll_mean) %>%
  # 根据偏差规则标记颜色
  mutate(Color = case_when(
    abs(deviation) > 2 * roll_sd ~ "red",
    between(abs(deviation), roll_sd, 2 * roll_sd) ~ "yellow",
    abs(deviation) <= roll_sd ~ "green",
    TRUE ~ "yellow" # 处理前2行窗口不完整的情况
  )) %>%
  # 可选：移除中间计算列，保留原始数据与颜色列
  select(-roll_mean, -roll_sd, -deviation)

# 查看结果
print(data_formatted)

替代方案（Tidyverse + Zoo 版本） #

如果不想依赖slider包，可使用经典的zoo包实现滚动窗口：

library(tidyverse)
library(zoo)

data_formatted <- data %>%
  # 滚动3日均值（右对齐，前2行填充NA）
  mutate(roll_mean = rollapply(`US 10 Year`, width = 3, mean, align = "right", fill = NA),
         # 滚动3日标准差
         roll_sd = rollapply(`US 10 Year`, width = 3, sd, align = "right", fill = NA),
         deviation = `US 10 Year` - roll_mean) %>%
  mutate(Color = case_when(
    abs(deviation) > 2 * roll_sd ~ "red",
    between(abs(deviation), roll_sd, 2 * roll_sd) ~ "yellow",
    abs(deviation) <= roll_sd ~ "green",
    is.na(deviation) ~ "yellow" # 处理前2行的NA值
  )) %>%
  select(-roll_mean, -roll_sd, -deviation)

代码说明 #

• 滚动窗口规则：每个窗口包含当前行及前2行共3日数据，右对齐（确保每个日期对应最新的滚动统计值）
• slide_dbl/rollapply：分别用于计算滚动均值和标准差，自动处理窗口内的数值计算
• case_when：按偏差与标准差的倍数关系依次判断颜色，逻辑清晰直观

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tanga94