pyFTS/partitioners/CMeans.py

import numpy as np
import math
import random as rnd
import functools,operator
from pyFTS.common import FuzzySet,Membership

def distancia(x,y):
    if isinstance(x, list):
        tmp = functools.reduce(operator.add, [(x[k] - y[k])**2 for k in range(0,len(x))])
    else:
        tmp = (x - y) ** 2
    return math.sqrt(tmp)


def c_means(k, dados, tam):

    # Inicializa as centróides escolhendo elementos aleatórios dos conjuntos
    centroides = [dados[rnd.randint(0, len(dados))] for kk in range(0, k)]

    grupos = [-1 for x in range(0, len(dados))]

    it_semmodificacao = 0

    # para cada instância
    iteracoes = 0
    while iteracoes < 1000 and it_semmodificacao < 10:
        inst_count = 0

        modificacao = False

        for instancia in dados:

            # verifica a distância para cada centroide
            grupo_count = 0
            dist = 10000

            grupotmp = grupos[inst_count]

            for grupo in centroides:
                tmp = distancia(instancia, grupo)
                if tmp < dist:
                    dist = tmp
                    # associa a a centroide de menor distância à instância
                    grupos[inst_count] = grupo_count
                grupo_count = grupo_count + 1

            if grupotmp != grupos[inst_count]:
                modificacao = True

            inst_count = inst_count + 1

        if not modificacao:
            it_semmodificacao = it_semmodificacao + 1
        else:
            it_semmodificacao = 0

        # atualiza cada centroide com base nos valores médios de todas as instâncias à ela associadas
        grupo_count = 0
        for grupo in centroides:
            total_inst = functools.reduce(operator.add, [1 for xx in grupos if xx == grupo_count], 0)
            if total_inst > 0:
                if tam > 1:
                    for count in range(0, tam):
                        soma = functools.reduce(operator.add,
                                      [dados[kk][count] for kk in range(0, len(dados)) if grupos[kk] == grupo_count])
                        centroides[grupo_count][count] = soma / total_inst
                else:
                    soma = functools.reduce(operator.add,
                                [dados[kk] for kk in range(0, len(dados)) if grupos[kk] == grupo_count])
                    centroides[grupo_count] = soma / total_inst
            grupo_count = grupo_count + 1

        iteracoes = iteracoes + 1

    return centroides

def CMeansPartitionerTrimf(data,npart,names = None,prefix = "A"):
    sets = []
    dmax = max(data)
    dmax = dmax + dmax*0.10
    dmin = min(data)
    dmin = dmin - dmin*0.10
    centroides = c_means(npart, data, 1)
    centroides.append(dmax)
    centroides.append(dmin)
    centroides = list(set(centroides))
    centroides.sort()
    for c in np.arange(1,len(centroides)-1):
        sets.append(FuzzySet(prefix+str(c),Membership.trimf,[round(centroides[c-1],3), round(centroides[c],3), round(centroides[c+1],3)], round(centroides[c],3) ) )

    return sets