时间序列聚类和分析

本文比较了基于欧氏距离和DTW聚类对时间序列聚类和分类的可靠性。

从抽样的样本中发现了基于DTW聚类算法远远比基于欧氏距离的聚类算法好;从分类的角度中,基于DTW特征提取的分类准确率为87%,而基于欧氏距离的分类准确率为80%,显而易见基于DTW的聚类算法远远的优于基于欧氏距离的分类算法。

##数据下载链接

##  http://kdd.ics.uci.edu/databases/synthetic_control/

sc <-read.table("synthetic_control.data.txt", header=F,sep="")

# show one sample from each class

##1-100为随机波动

##101-200 周期

##201-300 上升

##301-400 下降

##401-500 向上偏移

##501-600 向下偏移

idx <-c(1,101,201,301,401,501)

sample1 <-t(sc[idx,])

plot.ts(sample1,main="") ##可视化每类的一个图像

#基于欧氏距离的层次聚类

set.seed(6218)

n <-10

s <-sample(1:100, n)

idx <-c(s,100+s,200+s,300+s,400+s,500+s)

sample2 <-sc[idx,]

observedLabels <-rep(1:6, each=n)

#层次聚类,基于欧氏距离

hc <-hclust(dist(sample2),method="average")

plot(hc,labels=observedLabels,main="")

# 分为6类

rect.hclust(hc,k=6)

memb <-cutree(hc,k=6)

table(observedLabels,memb)

##               memb

## observedLabels  1 2  3  4 5  6

##             1 10  0  0 0  0  0

##             2  1  6 2  1  0  0

##             3  0  0 0  0 10  0

##             4  0  0 0  0  0 10

##             5  0  0 0  0 10  0

##             6  0  0 0  0  0 10

###################################################

#基于DTW距离的层次聚类

library(dtw)

## Loading required package:proxy

##

## Attaching package: 'proxy'

## The following objects aremasked from 'package:stats':

##

##    as.dist, dist

## The following object ismasked from 'package:base':

##

##    as.matrix

## Loaded dtw v1.18-1. See?dtw for help, citation("dtw") for use in publication.

##基于dtw的聚类

distMatrix <-dist(sample2, method="DTW")

hc <-hclust(distMatrix,method="average")

plot(hc,labels=observedLabels,main="")

# 分为6类

rect.hclust(hc,k=6)

memb <-cutree(hc,k=6)

table(observedLabels,memb)

##               memb

## observedLabels  1 2  3  4 5  6

##             1 10  0  0 0  0  0

##             2  0  7 3  0  0  0

##             3  0  0  010  0 0

##             4  0  0 0  0  7  3

##             5  2 0  0  8  0  0

##             6  0  0 0  0  0 10

###################################################

##时间序列进行分类

classId <-rep(as.character(1:6), each=100)

newSc <-data.frame(cbind(classId,sc))

library(party)

## Loading required package:grid

## Loading required package:mvtnorm

## Loading required package:modeltools

## Loading required package:stats4

## Loading required package:strucchange

## Loading required package:zoo

##

## Attaching package: 'zoo'

## The following objects aremasked from 'package:base':

##

##    as.Date, as.Date.numeric

## Loading required package:sandwich

ct <-ctree(classId~., data=newSc,

          controls =ctree_control(minsplit=30, minbucket=10, maxdepth=5))

pClassId <-predict(ct)

table(classId,pClassId)

##        pClassId

## classId  1   2   3  4   5   6

##      1  97   0  0   0   0   3

##      2   1  93  2   0   0   4

##      3   0   0 96   0   4   0

##      4   0   0   0100   0  0

##      5   4   0 10   0  86   0

##      6   0   0  0  87   0  13

#计算准确率

(sum(classId==pClassId)) /nrow(sc)

## [1] 0.8083333

plot(ct, ip_args=list(pval=FALSE), ep_args=list(digits=0))

###################################################

#基于dtw的分类

library(wavelets)

wtData <-NULL

for (i in 1:nrow(sc)) {

 a <-t(sc[i,])

 wt<-dwt(a,filter="haar", boundary="periodic")

 wtData<-rbind(wtData,unlist(c(wt@W,wt@V[[wt@level]])))

}

wtData <-as.data.frame(wtData)

wtSc <-data.frame(cbind(classId,wtData))

###################################################

# build a decision tree with DWT coefficients

ct <-ctree(classId~.,data=wtSc,

          controls =ctree_control(minsplit=30, minbucket=10, maxdepth=5))

pClassId <-predict(ct)

table(classId,pClassId)

##        pClassId

## classId 1  2  3 4  5  6

##      1 97  3  0 0  0  0

##      2  1 99  0 0  0  0

##      3  0  0 81  019  0

##      4  0  0  063  0 37

##      5  0  0 16  084  0

##      6  0  0 0  1  0 99

(sum(classId==pClassId)) /nrow(wtSc)

## [1] 0.8716667

plot(ct, ip_args=list(pval=FALSE), ep_args=list(digits=0))

set.seed(10)

k <- 20

# create a new time series by adding noise to time series 501

newTS <- sc[501,] + runif(100)*15

distances <- dist(newTS, sc, method="DTW")

s <- sort(as.vector(distances),index.return=TRUE)

# class IDs of k nearest neighbors

table(classId[s$ix[1:k]])


最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,723评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,080评论 2 379
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,604评论 0 335
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,440评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,431评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,499评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,893评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,541评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,751评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,547评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,619评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,320评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,890评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,896评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,137评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,796评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,335评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • Spring Cloud为开发人员提供了快速构建分布式系统中一些常见模式的工具(例如配置管理,服务发现,断路器,智...
    卡卡罗2017阅读 134,579评论 18 139
  • Android 自定义View的各种姿势1 Activity的显示之ViewRootImpl详解 Activity...
    passiontim阅读 171,365评论 25 707
  • 烟雨朦朦,有点冷,还是多穿点。 找不到单车就坐公交,其实雨天就不想骑车。 书还要吗?再过几天我就不在广州了,不来拿...
    流浪痴人阅读 313评论 0 0
  • 下面是稚隽教育小编为大家整理的一篇关于UKCAT考试能申请的英国医学院的文章,供大家参考,下面是详细内容。 英国医...
    peizhenjy阅读 940评论 0 0
  • SqlSession 使用范围 SqlSessionFactoryBuilder 通过SqlSessionFact...
    暗物质阅读 511评论 0 0