r-最近邻居图中第k个邻居的奇异距离



为了澄清,我有很多维度的数据集,比如成百上千,可能需要进行规范化。

我想计算到最近邻居图中第k个邻居的距离。对于这个数据集,我计算了第k个最近邻居的平均距离,但结果太大,太奇怪了!例如,当我使用k=5时,得到的平均距离为2147266047,而当k增加到12时,平均距离增加到4161197373!!我确信出了什么问题,但我不知道确切的原因!可能是因为使用了欧几里得距离,或者我需要在计算距离之前对数据进行归一化。

更让我困惑的是,当将该方法应用于另一个数据集(如iris)时,该方法非常有效。低于我的代码

data(iris)
iris <- as.matrix(iris[,1:4])
distance<- ppx(iris) %>% nndist(k = 3)
as.vector(distance)
avg<-(sum(distance)/length(distance))
avg

我的第一个问题是:得到像Epsilon这样的大值是正常的吗?还是在处理数据时出现了问题。

另一个问题:是否有其他方法来估计Epsilon 的价值

不是一个完整的答案,但也许我们可以迭代并到达那里:

  1. 当维数大时,欧几里得2-范数变得很大是正常的。想想一个单位正方形的对角之间的距离是sqrt(2),对于一个单位立方体,距离是sqert(3),依此类推。在超级立方体上查看维基百科。

  2. 一个建议可能是对最近邻居启发式算法使用不同的范数或距离度量。2-范数关注最大的差异。试试1范数?或者放弃一些功能?

最后,您可能会注意到,Athanasios的电子邮件是在UCI网站上提供的;他们可能会亲自回答你的问题。

我认为您在很大程度上已经回答了自己的问题。

首先,我相信你的计算是正确的。这是我计算相同事物的代码。

library(dbscan)
summary(kNNdist(as.matrix(LSVT), 5))
1                   2                   3                   4                   5            
Min.   :2.326e+07   Min.   :5.656e+07   Min.   :9.132e+07   Min.   :1.316e+08   Min.   :1.981e+08  
1st Qu.:1.104e+08   1st Qu.:2.178e+08   1st Qu.:3.041e+08   1st Qu.:3.811e+08   1st Qu.:5.201e+08  
Median :2.231e+08   Median :3.783e+08   Median :4.964e+08   Median :6.183e+08   Median :7.723e+08  
Mean   :7.414e+08   Mean   :1.195e+09   Mean   :1.557e+09   Mean   :1.849e+09   Mean   :2.147e+09  
3rd Qu.:4.633e+08   3rd Qu.:9.285e+08   3rd Qu.:1.189e+09   3rd Qu.:1.391e+09   3rd Qu.:1.533e+09  
Max.   :1.861e+10   Max.   :3.379e+10   Max.   :3.512e+10   Max.   :3.795e+10   Max.   :4.600e+10  

注意,第五个最近邻居的平均值是2.147e+09,这就是你得到的。

这个数值应该令人惊讶吗?不。你的一些个体维度包含巨大的变化。例如,仅使用尺寸189

max(LSVT[,189]) - min(LSVT[,189])
[1] 80398191552
summary(kNNdist(as.matrix(LSVT[,189]), 5))
1                   2                   3                   4                   5            
Min.   :4.098e+04   Min.   :3.259e+07   Min.   :4.034e+07   Min.   :5.791e+07   Min.   :7.772e+07  
1st Qu.:3.163e+07   1st Qu.:1.016e+08   1st Qu.:1.657e+08   1st Qu.:2.309e+08   1st Qu.:2.909e+08  
Median :7.078e+07   Median :1.877e+08   Median :2.502e+08   Median :3.561e+08   Median :4.610e+08  
Mean   :3.580e+08   Mean   :8.389e+08   Mean   :1.112e+09   Mean   :1.345e+09   Mean   :1.623e+09  
3rd Qu.:1.928e+08   3rd Qu.:5.211e+08   3rd Qu.:6.996e+08   3rd Qu.:9.491e+08   3rd Qu.:1.008e+09  
Max.   :1.036e+10   Max.   :2.787e+10   Max.   :2.888e+10   Max.   :3.126e+10   Max.   :3.770e+10

这些规模非常大的维度将完全压倒规模较小的维度。因此,几乎可以肯定的是,您应该规范化数据。

summary(kNNdist(scale(as.matrix(LSVT)), 5))
1                2                3                4                5         
Min.   : 7.002   Min.   : 7.511   Min.   : 7.742   Min.   : 7.949   Min.   : 8.047  
1st Qu.: 8.701   1st Qu.: 9.261   1st Qu.: 9.501   1st Qu.: 9.664   1st Qu.: 9.851  
Median :10.010   Median :10.425   Median :10.626   Median :10.890   Median :11.172  
Mean   :11.456   Mean   :12.417   Mean   :12.927   Mean   :13.306   Mean   :13.551  
3rd Qu.:11.622   3rd Qu.:12.176   3rd Qu.:12.492   3rd Qu.:12.876   3rd Qu.:13.093  
Max.   :70.220   Max.   :76.359   Max.   :83.243   Max.   :87.601   Max.   :88.197  

为什么这与虹膜数据不同?你的数据和虹膜数据之间有两个很大的区别。您的数据包含的属性在很大程度上不同,而所有虹膜属性的大小是可比较的。其次,虹膜数据的值都在一个数量级内共1个。您的数据具有更小和更大的值。

summary(LSVT[,c(27,189)])
Jitter..pitch_TKEO_prc75 entropy_shannon2_10_coef
Min.   :-4.799e-09       Min.   :-8.233e+10      
1st Qu.:-1.582e-11       1st Qu.:-1.831e+10      
Median : 1.987e-11       Median :-1.090e+10      
Mean   : 3.901e-10       Mean   :-1.576e+10      
3rd Qu.: 1.164e-10       3rd Qu.:-6.748e+09      
Max.   : 9.440e-09       Max.   :-1.934e+09 

summary(iris[,1:4])
Sepal.Length    Sepal.Width     Petal.Length    Petal.Width   
Min.   :4.300   Min.   :2.000   Min.   :1.000   Min.   :0.100  
1st Qu.:5.100   1st Qu.:2.800   1st Qu.:1.600   1st Qu.:0.300  
Median :5.800   Median :3.000   Median :4.350   Median :1.300  
Mean   :5.843   Mean   :3.057   Mean   :3.758   Mean   :1.199  
3rd Qu.:6.400   3rd Qu.:3.300   3rd Qu.:5.100   3rd Qu.:1.800  
Max.   :7.900   Max.   :4.400   Max.   :6.900   Max.   :2.500

对评论的回应

使用Rscale函数就是我所说的标准化。还有其他方法可以扩展数据。我并不是说标准化是最好的。我给出这个答案的目的只是指出你为什么会看到你所看到的行为,并为如何解决它指明方向。你的数据有不同规模的变量,你正在计算距离。这将使小规模的变量对结果几乎没有影响。可能不是你想要的。标准化是解决这一问题的第一次自然尝试。你可能可以用它来获得更好的距离度量,并希望更好地了解变量是如何相互作用的。但其他或附加可能需要对数据进行转换。

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