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fixes while testing 1.33.0
[mothur.git] / kmeans.cpp
index dab5c7d6b76c8c95c97defbd4656a554ef33507a..ed4561ca2e3e116c0615be88275a7212598cf692 100644 (file)
@@ -25,212 +25,6 @@ KMeans::KMeans(vector<vector<int> > cm, int p) : CommunityTypeFinder() {
        }
 }
 /**************************************************************************************************/
-//The silhouette width S(i)of individual data points i is calculated using the following formula:
-/*
- s(i) = b(i) - a(i)
- -----------
- max(b(i),a(i))
- where a(i) is the average dissimilarity (or distance) of sample i to all other samples in the same cluster, while b(i) is the average dissimilarity (or distance) to all objects in the closest other cluster.
- The formula implies -1 =< S(i) =< 1 . A sample which is much closer to its own cluster than to any other cluster has a high S(i) value, while S(i) close to 0 implies that the given sample lies somewhere between two clusters. Large negative S(i) values indicate that the sample was assigned to the wrong cluster.
- */
-
-vector<double> KMeans::calcSilhouettes(vector<vector<double> > dists) {
-    try {
-        vector<double> silhouettes; silhouettes.resize(numSamples, 0.0);
-        if (numPartitions < 2) { return silhouettes; }
-        
-        map<int, int> clusterMap; //map sample to partition
-        for (int j = 0; j < numSamples; j++) {
-            double maxValue = 0.0;
-            for (int i = 0; i < numPartitions; i++) {
-                if (m->control_pressed) { return silhouettes; }
-                if (zMatrix[i][j] > maxValue) { //for kmeans zmatrix contains values for each sample in each partition. partition with highest value for that sample is the partition where the sample should be
-                    clusterMap[j] = i;
-                    maxValue = zMatrix[i][j];
-                }
-            }
-        }
-        
-        vector<int> nextClosestPartition;
-        findSecondClosest(nextClosestPartition, dists, clusterMap);
-        
-        if (m->control_pressed) { return silhouettes; }
-        
-        vector<double> a, b; a.resize(numSamples, 0.0); b.resize(numSamples, 0.0);
-        
-        //calc a - all a[i] are the same in the same partition
-        for (int k = 0; k < numPartitions; k++) {
-            if (m->control_pressed) { break; }
-            
-            int count = 0;
-            double totalA = 0.0;
-            for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-                for (int j = 0; j < numSamples; j++) {
-                    if (m->control_pressed) { break; }
-                    if ((clusterMap[i] == k) && (clusterMap[j] == k)){ //are both samples in the partition, if so add there distance
-                        totalA += dists[j][i]; //distance from this sample to the other samples in the partition
-                        count++;
-                    }
-                }
-            }
-            totalA /= (double) count;
-            
-            //set a[i] to average for cluster
-            for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-                if (clusterMap[i] == k) { a[i] = totalA; }
-            }
-        }
-        
-        //calc b
-        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-            if (m->control_pressed) { break; }
-            
-            int thisPartition = nextClosestPartition[i];
-            int count = 0;
-            double totalB = 0.0;
-            for (int j = 0; j < numSamples; j++) {
-                if (clusterMap[j] == thisPartition) { //this sample is in this partition
-                    totalB += dists[i][j];
-                    count++;
-                }
-            }
-            b[i] = totalB / (double) count;
-        }
-        
-        //calc silhouettes
-        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-            if (m->control_pressed) { break; }
-            
-            double denom = a[i];
-            if (b[i] > denom) { denom = b[i]; } //max(a[i],b[i])
-            
-            silhouettes[i] = (b[i] - a[i]) / denom;
-            
-            //cout << "silhouettes " << i << '\t' << silhouettes[i] << endl;
-        }
-        
-        return silhouettes;
-    }
-    catch(exception& e) {
-        m->errorOut(e, "KMeans", "calcSilhouettes");
-        exit(1);
-    }
-}
-/**************************************************************************************************/
-int KMeans::findSecondClosest(vector<int>& nextClosestPartition, vector<vector<double> >& dists, map<int, int> clusterMap) {
-    try {
-        vector<double> minScores; minScores.resize(numSamples, 1e6);
-        nextClosestPartition.resize(numSamples, 0);
-        
-        
-        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-            for (int j = 0; j < numPartitions; j++) {
-                if (m->control_pressed) { break; }
-                
-                //is this the one we are assigned to - ie the "best" cluster. We want second best.
-                //if numPartitions = 2, then special case??
-                if (clusterMap[i] != j) {
-                    double score = 1e6;
-                    if (numPartitions == 2) {
-                        score = 0.0;  //choose other option, there are only 2.
-                    }else{   score = calcScore(i, j, dists, clusterMap); }
-                
-                    if (m->debug) { m->mothurOut("[DEBUG]: sample = " + toString(i) + " partition = " + toString(j) + " score = " + toString(score) + "\n"); }
-                    
-                    //is this better than our last find
-                    if (score < minScores[i]) {
-                        minScores[i] = score;
-                        nextClosestPartition[i] = j;
-                    }
-                }else {} //best case, ignore
-            }
-        }
-        
-        return 0;
-    }
-    catch(exception& e) {
-        m->errorOut(e, "KMeans", "findSecondClosest");
-        exit(1);
-    }
-}
-/**************************************************************************************************/
-double KMeans::calcScore(int sample, int partition, vector<vector<double> >& dists, map<int, int> clusterMap) {
-    try {
-        //square the distances and then for each pair of clusters, calculate the sum of the squraed distances between the clusters
-        //then with the sum of hte squared dsitances take the square root and divide by the number of distances in the sum
-        
-        double sum = 0.0; int count = 0;
-        for (int i = 0; i < numSamples; i++) {
-            if (m->control_pressed) { break; }
-            if (clusterMap[i] == partition) { //samples in this cluster
-                sum += (dists[sample][i] * dists[sample][i]);
-                count++;
-            }
-        }
-        
-        sum = sqrt(sum);
-        sum /= (double) count;
-                
-        return sum;
-    }
-    catch(exception& e) {
-        m->errorOut(e, "KMeans", "calcScore");
-        exit(1);
-    }
-}
-/**************************************************************************************************/
-/*To assess the optimal number of clusters our dataset was most robustly partitioned into, we used the Calinski-Harabasz (CH) Index that has shown good performance in recovering the number of clusters. It is defined as:
- CHk=Bk/(k−1)/Wk/(n−k)
- where Bk is the between-cluster sum of squares (i.e. the squared distances between all points i and j, for which i and j are not in the same cluster) and Wk is the within-clusters sum of squares (i.e. the squared distances between all points i and j, for which i and j are in the same cluster). This measure implements the idea that the clustering is more robust when between-cluster distances are substantially larger than within-cluster distances. Consequently, we chose the number of clusters k such that CHk was maximal.*/
-double KMeans::calcCHIndex(vector< vector< double> > dists){
-    try {
-        double CH = 0.0;
-        
-        if (numPartitions < 2) { return CH; }
-        
-        map<int, int> clusterMap; //map sample to partition
-        for (int j = 0; j < numSamples; j++) {
-            double maxValue = 0.0;
-            for (int i = 0; i < numPartitions; i++) {
-                if (m->control_pressed) { return 0.0; }
-                if (zMatrix[i][j] > maxValue) { //for kmeans zmatrix contains values for each sample in each partition. partition with highest value for that sample is the partition where the sample should be
-                    clusterMap[j] = i;
-                    maxValue = zMatrix[i][j];
-                }
-            }
-        }
-        
-        double sumBetweenCluster = 0.0;
-        double sumWithinClusters = 0.0;
-        
-        for (int i = 0; i < numSamples; i++) { //lt
-            for (int j = 0; j < i; j++) {
-                if (m->control_pressed) { return 0.0; }
-                int partitionI = clusterMap[i];
-                int partitionJ = clusterMap[j];
-                
-                if (partitionI == partitionJ) { //they are from the same cluster so this distance is added to Wk
-                    sumWithinClusters += (dists[i][j] * dists[i][j]);
-                }else { //they are NOT from the same cluster so this distance is added to Bk
-                    sumBetweenCluster += (dists[i][j] * dists[i][j]);
-                }
-            }
-        }
-        //cout << numPartitions << '\t' << sumWithinClusters << '\t' << sumBetweenCluster << '\t' <<  (numSamples - numPartitions) << endl;
-        
-        CH = (sumBetweenCluster / (double)(numPartitions - 1)) / (sumWithinClusters / (double) (numSamples - numPartitions));
-        
-        return CH;
-    }
-    catch(exception& e){
-        m->errorOut(e, "KMeans", "calcCHIndex");
-        exit(1);
-    }
-}
-/**************************************************************************************************/