Временные ряды кластеров с использованием DTW и определение оптимальных кластеров с помощью оценки силуэта - PullRequest
Новая
       17

Временные ряды кластеров с использованием DTW и определение оптимальных кластеров с помощью оценки силуэта

0 голосов
/ 23 января 2019

У меня более 50 тыс. Временных рядов продаж продукции.Первоначальный исследовательский анализ данных показал, что различные временные ряды (продукты) имеют сходные (продажи) модели.Поэтому мы пытаемся объединить эти временные ряды.Как мы можем получить оптимальное количество кластеров, используя статистику, такую ​​как оценка силуэта.

We are using DTW/LB_Keogh to calculate the cluster centers.

Data: Array[[0.,   0.,   1., ...,   2.,   0.,   2.],
.........,
       [  0.,   0.,   0., ...,   0.,   0.,   0.],
       [  0.,   0.,   0., ...,   0.,   2.,   0.]])

код python3: кластерный анализ Kmeans с использованием DTW с параметром окна 

#Function1: DTW distance code to calculate the dtw distance between two series
def DTWDistance(s1, s2,w):
    DTW={}

    w = max(w, abs(len(s1)-len(s2)))

    for i in range(-1,len(s1)):
        for j in range(-1,len(s2)):
            DTW[(i, j)] = float('inf')
    DTW[(-1, -1)] = 0

    for i in range(len(s1)):
        for j in range(max(0, i-w), min(len(s2), i+w)):
            dist= (s1[i]-s2[j])**2
            DTW[(i, j)] = dist + min(DTW[(i-1, j)],DTW[(i, j-1)], DTW[(i-1, j-1)])
    return sqrt(DTW[len(s1)-1, len(s2)-1])
##Function2: LB Keoge code
def LB_Keogh(s1,s2,r):
    LB_sum=0
    for ind,i in enumerate(s1):

        lower_bound=min(s2[(ind-r if ind-r>=0 else 0):(ind+r)])
        upper_bound=max(s2[(ind-r if ind-r>=0 else 0):(ind+r)])

        if i>upper_bound:
            LB_sum=LB_sum+(i-upper_bound)**2
        elif i<lower_bound:
            LB_sum=LB_sum+(i-lower_bound)**2

    return sqrt(LB_sum)
#Function3: Kmeans clustering code
import random
from math import sqrt
def k_means_clust(data,num_clust,num_iter,w=5):
    centroids=random.sample(data,num_clust)
    counter=0
    for n in range(num_iter):
        counter+=1
        print (counter)
        assignments={}
        #assign data points to clusters
        for ind,i in enumerate(data):
            min_dist=float('inf')
            closest_clust=None
            for c_ind,j in enumerate(centroids):
                if LB_Keogh(i,j,5)<min_dist:
                    cur_dist=DTWDistance(i,j,w)
                    if cur_dist<min_dist:
                        min_dist=cur_dist
                        closest_clust=c_ind
            if closest_clust in assignments:
                assignments[closest_clust].append(ind)
            else:
                assignments[closest_clust]=[]
    #return assignments[closest_clust]
       # recalculate centroids of clusters
        for key in assignments:
            clust_sum=np.zeros(len(data[0]))
            for k in assignments[key]:
                clust_sum=np.add(clust_sum,data[k])
                centroids[key]=[m/len(assignments[key]) for m in clust_sum]
        return centroids


# Running Kmeans -cluster algorithm
import matplotlib.pyplot as plt
centroids=k_means_clust(data,4,5,5)
for i in centroids:
    plt.plot(i)
plt.show()



I need to use above cluster centers and get cluster labels in the input data.

I want to understand if centroids can be further used to create the cluster lebels on the input file to get the cluster labels on each timeseries.

How can we get it(python3 code)
...