MDS 降维 详细推导 及 Python实现

多维尺度分析MDS详解 一 概述 MDS的初衷是将图结构中的距离在空间的一种表示。例如,已知几个城市的距离,但是不知道城市的坐标,那么MDS就能通过距离矩阵转换成空间坐标向量来近似描述距离。更重要地是,MDS可以更广泛地应用于任意类型的数据实体相似度或距离描述在低维空间的表示。 多维尺度分析MDS的基本思想:用低维空间Rk (k<n)的n个点去重新标度高维空间Rn 的n个实体间的距离或者相似度。将高维空间的n个研究对象简化到低维空间处理,并且保留高维空间中n个对象较高的相似度。 MDS是主要分为两类:度量化多维尺度分析(经典 阅读详情

MDS的思路就是保持新空间与原空间的相对位置关系,先用原空间的距离矩阵D,求得新空间的内积矩阵B,再由内积矩阵B求得新空间的表示方法Z。

西瓜书上的推导比较简洁,自己详细的推了一遍。

假设Z矩阵是新空间的表示,mxd'维,z1,z2到zm表示一个行向量,即每一个样本。

定义新空间的内积矩阵B,B矩阵的bij元素,即是z的第i行与第j行的内积。

为了使新空间与原空间保持相对位置关系,新空间两个样本的距离要等于(或者约等于)原空间的距离。

为了便于讨论,这里使Z被中心化,即Z所有元素相加=0。

下面开始推导,对于里面的bij项,对i从1到m求和,j不动:

同理:

对于bii项,对的i

机器学习——降维算法(MDS,PCA,LLE)推导 1.拉格朗日乘数法:对于前面定义中所设的一般目标函数和约束条件组, 应引入辅助函数称此函数为拉格朗日函数, 其中....称为拉格朗乘数。设上述条件极值问题中的函数与在在区域上有连续一阶偏导数.。若的内点是该条件极值问题的极值点, 且则对于m 个常数使得为拉格朗日函数的稳定点即它是如下个方程的解。2.矩阵求导法则:矩阵求导法则:设存在矩阵矩阵及维向量,我们有补充:(1)(2)(3)3.矩阵的2-范数:又名欧几里得范数,即向量元素绝对值的平方和再开方, 阅读详情

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