t-SNE高维数据可视化实例

t-SNE：高维数据分布可视化

实例1：自动生成一个S形状的三维曲线

实例1结果：

实例1完整代码：

import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import manifold, datasets
"""对S型曲线数据的降维和可视化"""x, color = datasets.make_s_curve(n_samples=1000, random_state=0)		# 生成一个S形状的三维曲线，以及相应的颜色数据,数据点的数量为1000个,随机数种子是0,color是[1000,1]的一维数据,对应每个点的颜色
n_neighbors = 10
n_components = 2   #n_neighbors和n_components分别表示t-SNE算法中的近邻数和降维后的维度数fig = plt.figure(figsize=(15, 15))		#图像的宽和高
plt.suptitle("Dimensionality Reduction and Visualization of S-Curve Data ", fontsize=14)		#自定义图像名称# 绘制S型曲线的3D图像
ax = fig.add_subplot(211, projection='3d')		#分为2行1列的子图布局，选择第1个子图，投影方式为3D
ax.scatter(x[:, 0], x[:, 1], x[:, 2], c=color, cmap=plt.cm.Spectral) #x[:, 0], x[:, 1], x[:, 2]代表x,y,z 绘制散点图，Spectral colormap将不同的颜色映射到数据集的不同标签上
ax.set_title('Original S-Curve', fontsize=14)
ax.view_init(4, -72)		# 将视角设置为仰角4度，方位角-72度# t-SNE的降维与可视化
ts = manifold.TSNE(n_components=n_components,perplexity=30)  #将原始数据降低到n_components维度；perplexity=30表示t-SNE算法的困惑度参数设置为30。
# 训练模型
y = ts.fit_transform(x)
ax1 = fig.add_subplot(2, 1, 2)   ##分为2行1列的子图布局，选择第2个子图
plt.scatter(y[:, 0], y[:, 1], c=color, cmap=plt.cm.Spectral)
ax1.set_title('t-SNE Curve', fontsize=14)
plt.show()

 实例2：手写数字

实例2结果

这个由于数据量太多，呈现的效果不是很明显 

实例2完整代码

from sklearn import preprocessing
from sklearn.manifold import TSNE
import matplotlib.pyplot as plt
import torchvisiontraindata = torchvision.datasets.MNIST(root='./t-SNE_dataset/', train=True, download=True)
testdata = torchvision.datasets.MNIST(root='./t-SNE_dataset/', train=False, download=True)X_train = traindata.data    #[60000, 28, 28]
y_train = traindata.targets #[60000]
X_test = testdata.data      #[10000, 28, 28]
y_test = testdata.targets   #[10000]X_train = X_train.view(len(X_train), -1)  #[样本数量, 特征维度]；-1是根据原来的形状自动计算出新的维度大小，以保证总的元素个数不变，这里是28*28
X_test = X_test.view(len(X_test), -1)# t-SNE降维处理
tsne = TSNE(n_components=3, verbose=1 ,random_state=42)  #n_components=3表示降维后的维度为3，即将图像数据降低到三维；verbose=1表示打印详细的日志信息；random_state=42表示设置随机种子以保证可重复性。
train = tsne.fit_transform(X_train)
test = tsne.transform(X_test)  # 注意：使用已经训练好的t-SNE对象对验证集进行降维，不再fit_transform# 归一化处理
scaler = preprocessing.MinMaxScaler(feature_range=(-1,1))
train = scaler.fit_transform(train)
test = scaler.transform(test)  # 对验证集进行归一化处理，使用训练集的scaler对象进行transformfig = plt.figure(figsize=(20, 20))
ax = fig.add_subplot(projection='3d') #创建一个三维坐标轴，并将它添加到图像窗口中
ax.set_title('t-SNE process')
ax.scatter(train[:,0], train[:,1], train[:,2] , c=y_train, marker='o', label='Train', s=10)  
#c=y_train表示根据训练集的标签y_train来对散点进行颜色编码,每个标签对应一个特定的颜色。s=10将每个数据点的大小设置为 10 像素,使用marker='o'表示使用圆圈形状的标记来表示训练集
ax.scatter(test[:,0], test[:,1], test[:,2] , c=y_test, marker='^', label='Test', s=10)  # 使用marker='^'表示使用三角形形状的标记来表示验证集
ax.legend()  # 添加图例,以便区分训练集和验证集plt.show()

实例3：自己的实验（判断迁移是否有效）

实例3实验结果 ：

实例3代码：

from __future__ import print_function
import torch
import torch.nn.functional as F
from torch.utils.data import DataLoader
from torch.autograd import Variable
import os
from data_loader_new import DatasetFolder
from sklearn.manifold import TSNE
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import preprocessingdef sne():ckpt_model_0 = "E:/XD_DANN/dataset1400/result1214/mnist_mnistm_model_epoch_0.pth"my_net_0 = torch.load(ckpt_model_0)ckpt_model_9 = "E:/XD_DANN/dataset1400/result1214/mnist_mnistm_model_epoch_99.pth"my_net_9 = torch.load(ckpt_model_9)alpha = 0source_dataset_name = 'shallow_train'  ###target_dataset_name = 'deep_train'  ###source_image_root = os.path.join('..', 't_SNE', source_dataset_name)target_image_root = os.path.join('..', 't_SNE', target_dataset_name)dataset_source = DatasetFolder(source_image_root)dataloader_source = DataLoader(dataset=dataset_source,batch_size=len(dataset_source),shuffle=True,num_workers=8)data_source_iter = iter(dataloader_source)s_img, _, _ = next(data_source_iter)  #图片，标签，位置信息_, _, s_feature_0 = my_net_0(input_data=s_img, alpha=alpha)_, _, s_feature_9 = my_net_9(input_data=s_img, alpha=alpha)  #类别，领域，特征print("源域数据加载成功")dataset_target = DatasetFolder(root=target_image_root)dataloader_target = DataLoader(dataset=dataset_target,batch_size=len(dataset_target),shuffle=True,num_workers=8)data_target_iter = iter(dataloader_target)t_img,_ ,_ = next(data_target_iter)_, _, t_feature_0 = my_net_0(input_data=t_img, alpha=alpha)_, _, t_feature_9 = my_net_9(input_data=t_img, alpha=alpha)  # 类别，领域，特征print("目标域数据加载成功")# s_img = s_img.view(len(s_img), -1)  # [样本数量, 特征维度]；-1是根据原来的形状自动计算出新的维度大小，以保证总的元素个数不变，这里是28*28# t_img = t_img.view(len(t_img), -1)s_feature_0 = s_feature_0.view(len(s_feature_0), -1)t_feature_0 = t_feature_0.view(len(t_feature_0), -1)s_feature_9 = s_feature_9.view(len(s_feature_9), -1)t_feature_9 = t_feature_9.view(len(t_feature_9), -1)tsne = TSNE(n_components=2, verbose=1,random_state=42)  # n_components=3表示降维后的维度为3，即将图像数据降低到三维；verbose=1表示打印详细的日志信息；random_state=42表示设置随机种子以保证可重复性。# shallow_before = tsne.fit_transform(s_img.detach().numpy())# deep_before = tsne.fit_transform(t_img.detach().numpy())shallow_before = tsne.fit_transform(s_feature_0.detach().numpy())deep_before = tsne.fit_transform(t_feature_0.detach().numpy())shallow_after = tsne.fit_transform(s_feature_9.detach().numpy())deep_after = tsne.fit_transform(t_feature_9.detach().numpy())scaler = preprocessing.MinMaxScaler(feature_range=(-1, 1))shallow_before = scaler.fit_transform(shallow_before)deep_before = scaler.fit_transform(deep_before)shallow_after = scaler.fit_transform(shallow_after)deep_after = scaler.transform(deep_after)  # 对验证集进行归一化处理，使用训练集的scaler对象进行transformfig = plt.figure(figsize=(30, 30))ax = fig.add_subplot(211)ax.set_title('第0轮次训练结果')ax.scatter(shallow_before[:, 0], shallow_before[:, 1], c='gray', marker='o', label='shallow', s=10)ax.scatter(deep_before[:, 0], deep_before[:, 1], c='red', marker='^', label='deep', s=10)ax.legend()ax = fig.add_subplot(212)ax.set_title('第99轮次训练结果')ax.scatter(shallow_after[:,0], shallow_after[:,1],  c='gray', marker='o', label='shallow', s=10)ax.scatter(deep_after[:,0], deep_after[:,1] , c='red', marker='^', label='deep', s=10)  # 使用marker='^'表示使用三角形形状的标记来表示验证集ax.legend()  # 添加图例,以便区分训练集和验证集plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  ## 用来正常显示中文标签plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 用来正常显示负号plt.show()if __name__ == '__main__':sne()print('done')

大家可以根据自己的实验需要更改代码，提醒若需要显示中文/负号，别忘了这两行代码哟！

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  ## 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 用来正常显示负号

参考：http://t.csdnimg.cn/cshBV