PS:因为没有找到实际应用的场景,所以两个示例直接采用了官网的示例。以后遇到实际的应用场景了,再替换成实际的例子。
1.算法简介
双聚类简单来说就是在数据矩阵A中寻找一个满足条件矩阵B1的子矩阵A1,而B1是条件矩阵B的一个子矩阵.
2.算法常用的计算模型
目前定义双聚类算法有四种比较广泛的方式:(括号中为sklearn官网的说法)
2.1等值模型(常数值,常量行或常量列)
2.2加法模型(低方差的子矩阵)
2.3乘法模型(异常高或低的值)
2.4信息共演模型(相关的行或列)
3.两种特殊的双聚类结果(sklearn官网有算法的)
3.1对角线结构
3.2棋盘格结构
4.双聚类的两种算法
双聚类的算法有很多种,这里只介绍sklearn官网提供的两种算法,也就是上述两种特殊结构的算法。
4.1光谱联合聚类(Spectral Co-Clustering)
说明:因为我们不自己动手写算法,所以这里的公式就略过了。
4.1.1 算法作用
该算法找到的值高于相应的其他行和列中的值。每行和每列只属于一个双聚类,因此重新排列行和列中的这些高值,使这些分区沿着对角线连续显示。
4.1.1 主要计算过程
1)按照数学公式对矩阵进行预处理
2)对处理后的矩阵进行行和列的划分,之后按照另外一个数学公式生产一个新的矩阵Z
3)对矩阵Z的每行使用k-means算法
4.1.2 sklearn中的函数
1) sklearn.cluster.bicluster. SpectralCoclustering
2)主要参数(详细参数)
n_clusters :聚类中心的数目,默认是3
svd_method:计算singular vectors的算法,‘randomized’(默认) 或 ‘arpack’.
n_svd_vecs :计算singular vectors值时使用的向量数目
n_jobs :计算时采用的线程或进程数量
3)主要属性
rows_ :二维数组,表示聚类的结果。其中的值都是True或False。如果rows_[i,r]为True,表示聚类i包含行r
columns_:二维数组,表示聚类的结果。
row_labels_ :每行的聚类标签列表
column_labels_ :每列的聚类标签列表
4)官网示例
import numpy as np from matplotlib import pyplot as plt from sklearn.datasets import make_biclusters from sklearn.datasets import samples_generator as sg from sklearn.cluster.bicluster import SpectralCoclustering from sklearn.metrics import consensus_score 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("Original dataset") data, row_idx, col_idx = sg._shuffle(data, random_state=0) plt.matshow(data, cmap=plt.cm.Blues) plt.title("Shuffled dataset") model = SpectralCoclustering(n_clusters=5, random_state=0) model.fit(data) print(model.rows_[0]) print("*******************************************") print(model.rows_[1]) score = consensus_score(model.biclusters_, (rows[:, row_idx], columns[:, col_idx])) print("consensus score: {:.3f}".format(score)) 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("After biclustering; rearranged to show biclusters") plt.show()