r - kmeans 对分组数据进行聚类

Question

目前，我尝试在分组数据中找到簇的中心。通过使用示例数据集和问题定义，我能够在每个组中创建 kmeans 集群。然而，当涉及到给定组的集群的每个中心时，我不知道如何获取它们。 https://rdrr.io/cran/broom/man/kmeans_tidiers.html

样本数据取from (对添加 gr 列进行少量修改)样本数据

library(dplyr)
library(broom)
library(ggplot2)

set.seed(2015)

sizes_1 <- c(20, 100, 500)
sizes_2 <- c(10, 50, 100)

centers_1 <- data_frame(x = c(1, 4, 6), 
                        y = c(5, 0, 6), 
                        n = sizes_1,
                        cluster = factor(1:3))
centers_2 <- data_frame(x = c(1, 4, 6), 
                        y = c(5, 0, 6), 
                        n = sizes_2,
                        cluster = factor(1:3))

points1 <- centers_1 %>% 
    group_by(cluster) %>%
    do(data_frame(x = rnorm(.$n, .$x), 
                  y = rnorm(.$n, .$y), 
                  gr="1"))

points2 <- centers_2 %>% 
    group_by(cluster) %>%
    do(data_frame(x = rnorm(.$n, .$x), 
                  y = rnorm(.$n, .$y), 
                  gr="2"))

combined_points <- rbind(points1, points2)

> combined_points
# A tibble: 780 x 4
# Groups:   cluster [3]
   cluster           x        y    gr
    <fctr>       <dbl>    <dbl> <chr>
 1       1  3.66473833 4.285771     1
 2       1  0.51540619 5.565826     1
 3       1  0.11556319 5.592178     1
 4       1  1.60513712 5.360013     1
 5       1  2.18001557 4.955883     1
 6       1  1.53998887 4.530316     1
 7       1 -1.44165622 4.561338     1
 8       1  2.35076259 5.408538     1
 9       1 -0.03060973 4.980363     1
10       1  2.22165205 5.125556     1
# ... with 770 more rows

ggplot(combined_points, aes(x, y)) +
    facet_wrap(~gr) +
    geom_point(aes(color = cluster))

好吧，到目前为止一切都很好。当我想提取每个组中的每个聚类中心时

clust <- combined_points %>% 
    group_by(gr) %>% 
    dplyr::select(x, y) %>% 
    kmeans(3)

> clust
K-means clustering with 3 clusters of sizes 594, 150, 36

Cluster means:
        gr        x         y
1 1.166667 6.080832 6.0074885
2 1.333333 4.055645 0.0654158
3 1.305556 1.507862 5.2417670

我们可以看到gr号码发生了变化，我不知道这些中心属于哪个组。

当我们向前迈出一步时，就会看到 clust 的 tidy 格式

> tidy(clust)
        x1       x2        x3 size  withinss cluster
1 1.166667 6.080832 6.0074885  594 1095.3047       1
2 1.333333 4.055645 0.0654158  150  312.4182       2
3 1.305556 1.507862 5.2417670   36  115.2484       3

我还是看不到gr 2中心信息。

我希望问题解释得非常清楚。如果您有任何缺失的部分，请告诉我!提前致谢!

Answer 1

kmeans 不理解 dplyr 分组，因此它只是查找三个总体中心而不是每个组内的中心。此时执行此操作的首选习惯用法是列出输入数据的列，例如

library(tidyverse)

points_and_models <- combined_points %>% 
    ungroup() %>% select(-cluster) %>%    # cleanup, remove cluster name so data will collapse
    nest(x, y) %>%     # collapse input data into list column
    mutate(model = map(data, kmeans, 3),    # iterate model over list column of input data
           centers = map(model, broom::tidy))    # extract data from models

points_and_models
#> # A tibble: 2 x 4
#>   gr    data               model        centers             
#>   <chr> <list>             <list>       <list>              
#> 1 1     <tibble [620 × 2]> <S3: kmeans> <data.frame [3 × 5]>
#> 2 2     <tibble [160 × 2]> <S3: kmeans> <data.frame [3 × 5]>

points_and_models %>% unnest(centers)
#> # A tibble: 6 x 6
#>   gr       x1     x2  size withinss cluster
#>   <chr> <dbl>  <dbl> <int>    <dbl> <fct>  
#> 1 1      4.29  5.71    158    441.  1      
#> 2 1      3.79  0.121   102    213.  2      
#> 3 1      6.39  6.06    360    534.  3      
#> 4 2      5.94  5.88    100    194.  1      
#> 5 2      4.01 -0.127    50     97.4 2      
#> 6 2      1.07  4.57     10     15.7 3

请注意，cluster 列来自模型结果，而不是输入数据。

您也可以使用 do 执行相同的操作，例如

combined_points %>% 
    group_by(gr) %>% 
    do(model = kmeans(.[c('x', 'y')], 3)) %>% 
    ungroup() %>% group_by(gr) %>% 
    do(map_df(.$model, broom::tidy)) %>% ungroup()

但是 do 和按行分组此时已被软弃用，并且代码变得有点困惑，正如您所看到的，需要显式ungroup就这么多。