谱聚类共簇算法演示

谱聚类共簇算法是一种在生物信息学机器学习领域中常用的数据挖掘技术。它能够将数据集中的行和列同时进行聚类,从而发现数据中的子集,这些子集在行和列上都具有高度的相似性。这种算法特别适用于发现数据中的模式和结构,例如在基因表达数据中寻找共同表达的基因和条件。

在本演示中,首先使用make_biclusters函数生成一个包含小数值的矩阵,并在其中植入大数值的双聚类。然后,将行和列进行随机打乱,并将打乱后的矩阵传递给谱聚类共簇算法。通过重新排列打乱后的矩阵,使双聚类连续,可以展示算法发现双聚类的准确性。

谱聚类共簇算法的共识得分为1.000,这表明算法能够非常准确地找到原始数据中的双聚类。这个得分是通过比较算法找到的双聚类和原始数据中的双聚类之间的相似性来计算的。得分越高,说明算法的准确性越高。

以下是使用Python语言和scikit-learn库实现谱聚类共簇算法的代码示例:

import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt from sklearn.cluster import SpectralCoclustering from sklearn.datasets import make_biclusters from sklearn.metrics import consensus_score # 生成数据集 data, rows, columns = make_biclusters(shape=(300, 300), n_clusters=5, noise=5, shuffle=False, random_state=0) plt.matshow(data, cmap=plt.cm.Blues) plt.title("原始数据集") # 打乱数据集 rng = np.random.RandomState(0) row_idx = rng.permutation(data.shape[0]) col_idx = rng.permutation(data.shape[1]) data = data[row_idx, :][:, col_idx] plt.matshow(data, cmap=plt.cm.Blues) plt.title("打乱后的数据集") # 应用谱聚类共簇算法 model = SpectralCoclustering(n_clusters=5, random_state=0) model.fit(data) score = consensus_score(model.biclusters_, (rows[:, row_idx], columns[:, col_idx])) print("共识得分: {:.3f}".format(score)) # 重新排列数据以显示双聚类 fit_data = data[np.argsort(model.row_labels_)] fit_data = fit_data[:, np.argsort(model.column_labels_)] plt.matshow(fit_data, cmap=plt.cm.Blues) plt.title("双聚类后;重新排列以显示双聚类") plt.show()

运行上述脚本的总时间为0分钟0.333秒。可以下载Jupyter笔记本或Python源代码,以进一步探索和学习谱聚类共簇算法。

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