聚类热图的一个小技巧

热图是文章中必不可少的一类图形,而如何聚的好看也就成了无法避免的话题,好看不仅带来视觉的喜好,同时也更好的从至少某一方面揭示了事物的内在规律,一个好的聚类常常能带来有前景的实际应用,比如用于临床标志物的发现或者疾病的分子亚型分类。因此,如何能聚的更准确,这就成了我们关心的问题。
这个post,说是小技巧,其实大部分人都用不到,很多时候大家并不关心聚类聚错的具体数字。我却被困惑了很久,每次做聚类热图,只是看上去大概差不多了,但到底差多少?师兄是一个很认真的人,所以我每次都只能通过数格子进行统计(原谅我智商有限),这样样本量一大不仅效率低下,而且很容易数错。
今天突然想起了之前一个公众号的一个热图的代码,经过思考和尝试,终于以自己的方式解决了这个问题,虽然还不够快,但还是比数数准确多了。
统计聚类结局与实际分类的差别,本质上其实也是比较预测的混淆矩阵问题,因此,在热图中,一个关键的基础就是把样本聚类后的样本名称按顺序从图中拉下来,并根据聚类簇找到聚类的分界点,可以有两种方法实现:
1.通过代码实现,b<-pheatmap(z2),这一句可以画出heatmap(中间过程自己设),然后,关键的一句:z2_cluster <- z2[b$tree_row$order, b$tree_col$order],这一句得到一个数值框,我们关心的是colname,因此,再运行colnames(z2_cluster)即可得到热图中聚类后的样本顺序。当然,如果样本很多比如大于100个,那可以通过write.csv()语句把它写出来。核对之后发现确实是热图中的样本顺序。
2.第二种方法也很简单,打开热图,直接从左到右复制样本名称,粘贴到excel中即可。
通过前面的步骤,就完成了第一步,此时在excel中完成如下excel数据排列:

image.png

其中的G列是聚类后样本的排序,这里保留排序以防后面打乱;在真实样本分类和聚类后分类(cluster)中间空出一列;

第二步、

接下来填充cluster一列,在热图中找到聚类树的分界

image.png

用pdf的矩形工具拉到底,找到对应的样本名,即是0和1的预测分界,该样本以上为0,以下为1(或相反,看具体聚类情况),填写到cluster一列中;
然后将SampleId一列复制到最后H列并分列,将样本顺序按从小到大排列(注意只排聚类后的几列,这就是为什么要空出D列的原因),最后H列分列后的最后一列即为样本顺序,此时表格变为这样:
image.png

第三步、

现在,可以删掉D列了。删掉后对所有表格执行筛选操作:

image.png

现在我们来看聚类的混淆矩阵:
先看特异性,即真实类别和聚类类别均为0,先筛选“真实类别”一列为0,再看“cluster”下有几个0,发现只有一个样本即sample5;
image.png

同样的,筛选“真实类别”为1,再看“cluster”下有几个1,发现有sample1,sample2,sample3,sample4,共4个样本聚类为1分类。而真实类别下的0和1个数分别为5个和10个,因此对应的特异性灵敏度即是:1/5=20%和4/10=40%
通过这个方法可以比较不同模型在聚类热图中的聚类情况。其实意义不大,不过如果本身只是基于某些特征做聚类热图,那还是有意义的。

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