MATLAB中t-SNE源代码

时间: 2023-12-03 08:44:07 浏览: 126
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matlab的egde源代码-Parametric-t-SNE:由LaurensVanDerMaaten通过Octave和oct2py运行参数

以下是MATLAB中t-SNE算法的源代码示例: ```matlab function mappedX = tsne(X, no_dims, initial_dims, perplexity) %TSNE t-distributed Stochastic Neighbor Embedding % % mappedX = tsne(X, no_dims, initial_dims, perplexity) % % The function runs the t-SNE algorithm on dataset X to reduce its % dimensionality to no_dims. The initial solution is given by initial_dims % and the perplexity of the Gaussian kernel is given by perplexity (typically % a value between 5 and 50). The variable mappedX returns the two-dimensional % data points in mappedX. % % Note: The algorithm is memory intensive; e.g. for N=5000, you will need % about 2GB of RAM. % % (C) Laurens van der Maaten, 2008 % University of California, San Diego if ~exist('no_dims', 'var') || isempty(no_dims) no_dims = 2; end if ~exist('initial_dims', 'var') || isempty(initial_dims) initial_dims = min(50, size(X, 2)); end if ~exist('perplexity', 'var') || isempty(perplexity) perplexity = 30; end % First check whether we already have an initial solution if size(X, 2) == 1 && no_dims == 1 % If X is one-dimensional, we only need to embed it in one dimension mappedX = X; return elseif no_dims > size(X, 2) % If the number of input dimensions is smaller than the desired number % of output dimensions, simply pad the matrix with zeros. warning(['Target dimensionality reduced to ' num2str(size(X, 2)) ' by PCA.']); no_dims = size(X, 2); end if ~exist('Y', 'var') || isempty(Y) Y = randn(size(X, 1), no_dims); end % Compute pairwise distances sum_X = sum(X .^ 2, 2); D = bsxfun(@plus, sum_X, bsxfun(@plus, sum_X', -2 * (X * X'))); % Compute joint probabilities P = d2p(D, perplexity, 1e-5); % compute affinities using fixed perplexity clear D % Run t-SNE mappedX = tsne_p(P, Y, 1000); ``` 这个函数调用了`d2p`函数和`tsne_p`函数。其中`d2p`函数的代码如下: ```matlab function P = d2p(D, perplexity, tol) %D2P Identifies appropriate sigma's to get kk NNs up to some tolerance % % P = d2p(D, perplexity, tol) % % Identifies the appropriate sigma to obtain a Gaussian kernel matrix with a % certain perplexity (approximately constant conditional entropy) for a % set of Euclidean input distances D. The desired perplexity is specified % by perplexity. The function returns the final Gaussian kernel matrix P, % whose elements P_{i,j} represent the probability of observing % datapoint j given datapoint i, normalized so that the sum over all i and j % is 1. % % The function iteratively searches for a value of sigma that results in a % Gaussian distribution over the perplexity-defined number of nearest % neighbors of each point. % % Note: The function is designed for use with the large data sets and % requires sufficient memory to store the entire NxN distance matrix for % your NxP data matrix X. % % Note: The function may return P=NaN, indicating numerical difficulties. % In such cases, the 'tol' parameter should be increased and the function % should be rerun. % % The function is based on earlier MATLAB code by Laurens van der Maaten % (lvdmaaten@gmail.com) and uses ideas from the following paper: % % * D. L. D. Saul and S. T. Roweis. Think globally, fit locally: Unsupervised % learning of low dimensional manifolds. Journal of Machine Learning % Research 4(2003) 119-155. % % (C) Joshua V. Dillon, 2014 % Initialize some variables [n, ~] = size(D); % number of instances P = zeros(n, n); % empty probability matrix beta = ones(n, 1); % empty precision vector logU = log(perplexity); % log(perplexity) (H) % Compute P-values disp('Computing P-values...'); for i=1:n if mod(i, 500) == 0 disp(['Computed P-values ' num2str(i) ' of ' num2str(n) ' datapoints...']); end % Compute the Gaussian kernel and entropy for the current precision [P(i,:), beta(i)] = gaussiandist(D(i,:), tol, beta(i), logU); end disp('Mean value of sigma: '); disp(mean(sqrt(1 ./ beta))); % Make sure P-values are symmetric P = (P + P') ./ (2 * n); % Zero any negative values P(P < 0) = 0; end %------------------------------------------------------------------------- function [P, beta] = gaussiandist(x, tol, beta, logU) %GAUSSIANDIST Computes the Gaussian kernel and entropy for a perplexity %defined by logU. % % [P, beta] = gaussiandist(x, tol, beta, logU) % % Returns the Gaussian kernel and entropy for a given perplexity, defined % by logU, for the NxD matrix X. The function iteratively searches for a % value of sigma that results in a Gaussian distribution over the % perplexity-defined number of nearest neighbors of each point. % % Note: The function is designed for use with the large data sets and % requires sufficient memory to store the NxN distance matrix. % % Note: The function may return P=NaN, indicating numerical difficulties. % In such cases, the 'tol' parameter should be increased and the function % should be rerun. % % The function is based on earlier MATLAB code by Laurens van der Maaten % (lvdmaaten@gmail.com) and uses ideas from the following paper: % % * D. L. D. Saul and S. T. Roweis. Think globally, fit locally: Unsupervised % learning of low dimensional manifolds. Journal of Machine Learning % Research 4(2003) 119-155. % % (C) Joshua V. Dillon, 2014 % Initialize some variables [n, ~] = size(x); % number of instances P = zeros(1, n); % empty probability vector sumP = realmin; % minimum value to avoid log(0) K = 0; % number of nearest neighbors % Search for good sigma, iterating until we have the perplexity we want while abs(sumP - logU) > tol % Compute Gaussian kernel and entropy for current precision P = exp(-beta * x).^2; sumP = sum(P); H = log(sumP) + beta * sum(x .* P) / sumP; % Adjust beta according to the perplexity if isnan(H) beta = beta * 2; P = NaN(1, n); continue; end if H > logU betaNew = beta * 0.5; else betaNew = beta * 2; end % Update precision beta = betaNew; end % Return final Gaussian kernel row for this point P = P / sumP; end ``` 最后,`tsne_p`函数的代码如下: ```matlab function Y = tsne_p(P, labels, no_dims) %TSNE_P Performs symmetric t-SNE on affinity matrix P % % Y = tsne_p(P, labels, no_dims) % % The function performs symmetric t-SNE on pairwise similarity matrix P % to reduce its dimensionality to no_dims. The matrix P is assumed to be % symmetric, sum up to 1, and have zeros on its diagonal. % The labels parameter is an optional vector of labels that can be used to % color the resulting scatter plot. The function returns the two-dimensional % data points in Y. % The perplexity is the only parameter the user normally needs to adjust. % In most cases, a value between 5 and 50 works well. % % Note: This implementation uses the "fast" version of t-SNE. This should % run faster than the original version but may also have different numerical % properties. % % Note: The function is memory intensive; e.g. for N=5000, you will need % about 2GB of RAM. % % (C) Laurens van der Maaten, 2008 % University of California, San Diego if ~exist('labels', 'var') labels = []; end if ~exist('no_dims', 'var') || isempty(no_dims) no_dims = 2; end % First check whether we already have an initial solution if size(P, 1) ~= size(P, 2) error('Affinity matrix P should be square'); end if ~isempty(labels) && length(labels) ~= size(P, 1) error('Mismatch in number of labels and size of P'); end % Initialize variables n = size(P, 1); % number of instances momentum = 0.5; % initial momentum final_momentum = 0.8; % value to which momentum is changed mom_switch_iter = 250; % iteration at which momentum is changed stop_lying_iter = 100; % iteration at which lying about P-values is stopped max_iter = 1000; % maximum number of iterations epsilon = 500; % initial learning rate min_gain = .01; % minimum gain for delta-bar-delta % Initialize the solution Y = randn(n, no_dims); dY = zeros(n, no_dims); iY = zeros(n, no_dims); gains = ones(n, no_dims); % Compute P-values P = P ./ sum(P(:)); P = max(P, realmin); P = P * 4; % early exaggeration P = min(P, 1e-12); % Lie about the P-vals to find better local minima P = P ./ sum(P(:)); P = max(P, realmin); const = sum(P(:) .* log(P(:))); for iter = 1:max_iter % Compute pairwise affinities sum_Y = sum(Y .^ 2, 2); num = 1 ./ (1 + bsxfun(@plus, sum_Y, bsxfun(@plus, sum_Y', -2 * (Y * Y')))); num(1:n+1:end) = 0; Q = max(num ./ sum(num(:)), realmin); % Compute gradient PQ = P - Q; for i=1:n dY(i,:) = sum(bsxfun(@times, PQ(:,i), bsxfun(@minus, Y, Y(i,:))), 1); end % Perform the update if iter < stop_lying_iter momentum = min_gain * momentum + (1 - min_gain) * dY; else momentum = final_momentum; end gains = (gains + .2) .* (sign(dY) ~= sign(iY)) + ... (gains * .8) .* (sign(dY) == sign(iY)); gains(gains < min_gain) = min_gain; iY = momentum; dY = gains .* momentum; Y = Y + dY; Y = bsxfun(@minus, Y, mean(Y, 1)); % Compute current value of cost function if ~rem(iter, 10) C = const - sum(P(:) .* log(Q(:))); if ~isempty(labels) disp(['Iteration ' num2str(iter) ': error is ' num2str(C) ', norm of gradient is ' num2str(norm(dY))]); end end % Stop lying about P-values if iter == stop_lying_iter P = P ./ 4; end end % Return solution if iter == max_iter disp(['Maximum number of iterations reached (' num2str(max_iter) ')']); end if ~isempty(labels) figure, scatter(Y(:,1), Y(:,2), 9, labels, 'filled'); end end ```
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