InformationGainSegmentation#

class InformationGainSegmentation(k_max: int = 10, step: int = 5)[源代码][源代码]#

基于信息增益的时间分割 (IGTS) 估计器。

IGTS 是一种无监督方法，通过定位信息增益最大化的变化点，将多元时间序列分割成不重叠的段。

信息增益 (IG) 定义为分割后熵的减少量。目标是找到对于指定数量的段落具有最大信息增益的分割。

IGTS 使用自上而下的搜索方法，贪婪地寻找下一个变化点位置，该位置能产生最大的信息增益。一旦找到这个位置，它会重复这个过程，直到找到时间序列的 k_max 个分割。

备注

IGTS 对于单变量序列的效果不是很好，但如果原始的单变量序列通过增加额外的特征维度进行增强，它仍然可以使用。论文 [1] 中提出了一种技术，即从序列中减去其最大元素并将结果附加到序列中。

参数:

k_max: int, default=10: 要找到的变更点的最大数量。因此，段数为 k+1。
步骤：int, 默认值=5: 步长，或用于选择变化点候选位置的步幅。例如，step=5 将产生候选位置 [0, 5, 10, …]。与 range 函数中的 step 含义相同。

属性:

change_points_: list of int: 变化点的位置作为整数索引。按照惯例，变化点包括身份分割，即第一个和最后一个索引值 + 1。
intermediate_results_: ``ChangePointResult`` 列表: 每个k值的中间分割结果，其中k=1, 2, …, k_max

注释

基于 [1] 的工作。 - 替代的 Python 实现: cruiseresearchgroup/IGTS-python - MATLAB 版本: cruiseresearchgroup/IGTS-matlab - 论文可在此获取:

参考文献

[1] (1,2)

Sadri, Amin, Yongli Ren, 和 Flora D. Salim. “基于信息增益的度量方法用于识别人类活动的转变。”, Pervasive and Mobile Computing, 38, 92-109, (2017). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1574119217300081

示例

>>> from sktime.annotation.datagen import piecewise_normal_multivariate
>>> from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
>>> X = piecewise_normal_multivariate(
... lengths=[10, 10, 10, 10],
... means=[[0.0, 1.0], [11.0, 10.0], [5.0, 3.0], [2.0, 2.0]],
... variances=0.5,
... )
>>> X_scaled = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)).fit_transform(X) 
>>> from sktime.annotation.igts import InformationGainSegmentation 
>>> igts = InformationGainSegmentation(k_max=3, step=2) 
>>> y = igts.fit_predict(X_scaled) 

方法

`check_is_fitted`()	检查估计器是否已被拟合。
`clone`()	获取一个具有相同超参数的对象副本。
`clone_tags`(estimator[, tag_names])	从另一个估计器克隆标签作为动态覆盖。
`create_test_instance`([parameter_set])	如果可能，构造 Estimator 实例。
`create_test_instances_and_names`([parameter_set])	创建所有测试实例的列表及其名称的列表。
`fit`(X[, y])	与 sklearn 类型估计器接口兼容的拟合方法。
`fit_predict`(X[, y])	执行分段。
`get_class_tag`(tag_name[, tag_value_default])	获取类标签的值。
`get_class_tags`()	从类及其所有父类中获取类标签。
`get_config`()	获取 self 的配置标志
`get_fitted_params`([deep])	获取拟合参数。
`get_param_defaults`()	获取对象的参数默认值。
`get_param_names`([sort])	获取对象的参数名称。
`get_params`([deep])	返回初始化参数。
`get_tag`(tag_name[, tag_value_default, ...])	从估计器类获取标签值和动态标签覆盖。
`get_tags`()	从估计器类获取标签和动态标签覆盖。
`get_test_params`([parameter_set])	返回估计器的测试参数设置。
`is_composite`()	检查对象是否由其他 BaseObjects 组成。
`load_from_path`(serial)	从文件位置加载对象。
`load_from_serial`(serial)	从序列化的内存容器中加载对象。
`predict`(X[, y])	执行分段。
`reset`()	将对象重置为初始化后的干净状态。
`save`([path, serialization_format])	将序列化的自身保存到类字节对象或 (.zip) 文件中。
`set_config`(**config_dict)	将配置标志设置为给定值。
`set_params`(**parameters)	设置此对象的参数。
`set_random_state`([random_state, deep, ...])	设置 random_state 伪随机种子参数为 self。
`set_tags`(**tag_dict)	将动态标签设置为给定值。
`to_classification`(change_points)	将变化点位置转换为分类向量。
`to_clusters`(change_points)	将变化点位置转换为聚类向量。

与 sklearn 类型估计器接口兼容的拟合方法。

它设置估计器的内部状态并返回初始化的实例。

参数:

X: array_like: 2D array_like 表示时间序列，其中第一个维度沿序列索引，值序列作为列。
y: array_like: 用于与 sklearn-api 兼容的占位符，未使用，默认=None。

执行分段。

参数:

X: array_like: 2D array_like 表示时间序列，其中第一个维度沿序列索引，值序列作为列。
y: array_like: 用于与 sklearn-api 兼容的占位符，未使用，默认=None。

返回:

y_pred类似数组: 与X的第一个维度大小相同的1D数组，预测的分段。数值表示每个数据点的不同分段标签。

执行分段。

一个与sklearn类似API的兼容性便利方法。

参数:

X: array_like: 2D array_like 表示时间序列，其中第一个维度沿序列索引，值序列作为列。
y: array_like: 用于与 sklearn-api 兼容的占位符，未使用，默认=None。

返回:

y_pred类似数组: 与X的第一个维度大小相同的1D数组，预测的分段。数值表示每个数据点的不同分段标签。

get_params(deep: bool = True) → dict[源代码][源代码]#

返回初始化参数。

参数:

deep: bool: 用于与 sklearn-api 兼容的虚拟参数，未使用。

返回:

params: dict: 包含估计器初始化参数的字典，键为参数名称，值为参数值。

set_params(**parameters)[源代码][源代码]#

设置此对象的参数。

参数:

参数dict: 估计器的初始化参数。

返回:

self引用自身（在参数设置之后）

classmethod get_test_params(parameter_set='default')[源代码][源代码]#

返回估计器的测试参数设置。

参数:

参数集str, 默认值为”default”: 要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 "default" 集。

返回:

参数字典或字典列表

check_is_fitted()[源代码]#

检查估计器是否已被拟合。

引发:

NotFittedError: 如果估计器尚未拟合。

clone()[源代码]#

获取一个具有相同超参数的对象副本。

克隆是一个在初始化后状态下的不同对象，没有共享引用。此函数等同于返回 self 的 sklearn.clone。

引发:

如果克隆不符合规范，由于 __init__ 存在错误，将引发 RuntimeError。

注释

如果成功，值等于 type(self)(**self.get_params(deep=False))。

clone_tags(estimator, tag_names=None)[源代码]#

从另一个估计器克隆标签作为动态覆盖。

参数:

估计器继承自 BaseEstimator 的估计器
标签名称str 或 str 列表, 默认 = None: 要克隆的标签名称。如果为 None，则使用估计器中的所有标签作为 tag_names。

返回:

自我: 自我引用。

注释

通过在 tag_set 中设置来自估计器的标签值，改变对象状态为动态标签于 self 中。

classmethod create_test_instance(parameter_set='default')[源代码]#

如果可能，构造 Estimator 实例。

参数:

参数集str, 默认值为”default”: 要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 “default” 集。

返回:

实例使用默认参数的类实例

注释

get_test_params 可以返回字典或字典列表。此函数采用 get_test_params 返回的第一个或单个字典，并用该字典构建对象。

classmethod create_test_instances_and_names(parameter_set='default')[源代码]#

创建所有测试实例的列表及其名称的列表。

参数:

参数集str, 默认值为”default”: 要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 “default” 集。

返回:

objscls 的实例列表: 第 i 个实例是 cls(**cls.get_test_params()[i])
名称list of str, 与 objs 长度相同: 第 i 个元素是测试中第 i 个 obj 实例的名称，约定为 {cls.__name__}-{i}，如果存在多个实例，否则为 {cls.__name__}

classmethod get_class_tag(tag_name, tag_value_default=None)[源代码]#

获取类标签的值。

不返回在实例上定义的动态标签（通过 set_tags 或 clone_tags 设置）的信息。

参数:

标签名称str: 标签值的名称。
tag_value_default任何: 如果未找到标签，则使用默认/回退值。

返回:

标签值: self 中 tag_name 标签的值。如果未找到，则返回 tag_value_default。

classmethod get_class_tags()[源代码]#

从类及其所有父类中获取类标签。

从 _tags 类属性中检索标签：值对。不返回从实例中定义的动态标签（通过 set_tags 或 clone_tags 设置）的信息。

返回:

collected_tagsdict: 类标签名称字典：标签值对。通过嵌套继承从 _tags 类属性中收集。

get_config()[源代码]#

获取 self 的配置标志

返回:

config_dictdict: 配置名称 : 配置值对的字典。从 _config 类属性通过嵌套继承收集，然后是 _config_dynamic 对象属性的任何覆盖和新标签。

get_fitted_params(deep=True)[源代码]#

获取拟合参数。

状态要求：: 需要状态为“已拟合”。

参数:

深度bool, 默认=True

是否返回组件的拟合参数。

如果为真，将返回此对象的参数名称 : 值的字典，包括可拟合组件的拟合参数（= BaseEstimator 值的参数）。
如果为 False，将返回一个包含参数名称和值的字典，但不会包含组件的拟合参数。

返回:

fitted_params带有字符串键的字典

拟合参数的字典，paramname : paramvalue 键值对包括：

always: 此对象的所有拟合参数，通过 get_param_names 获取的值是该键对应的拟合参数值，属于此对象
如果 deep=True，还包含组件参数的键/值对，组件的参数被索引为 [componentname]__[paramname]，所有 componentname 的参数都以其值的形式显示为 paramname。
如果 deep=True，还包含任意级别的组件递归，例如 [componentname]__[componentcomponentname]__[paramname] 等。

classmethod get_param_defaults()[源代码]#

获取对象的参数默认值。

返回:

default_dict: dict[str, Any]: 键是 cls 中所有在 __init__ 中定义了默认值的参数，值是 __init__ 中定义的默认值。

classmethod get_param_names(sort=True)[源代码]#

获取对象的参数名称。

参数:

排序bool, 默认=True: 是否按字母顺序返回参数名称（True），或者按它们在类 __init__ 中出现的顺序返回（False）。

返回:

param_names: list[str]: cls 的参数名称列表。如果 sort=False，则按它们在类 __init__ 中出现的顺序排列。如果 sort=True，则按字母顺序排列。

get_tag(tag_name, tag_value_default=None, raise_error=True)[源代码]#

从估计器类获取标签值和动态标签覆盖。

参数:

标签名称str: 要检索的标签名称
tag_value_default任何类型，可选；默认=None: 如果未找到标签，则使用默认/回退值
raise_error布尔: 当未找到标签时是否引发 ValueError

返回:

标签值任何: self 中 tag_name 标签的值。如果未找到，如果 raise_error 为 True，则返回错误，否则返回 tag_value_default。

引发:

如果 raise_error 为 True，即如果 tag_name 不在其中，则引发 ValueError。
self.get_tags().keys()

get_tags()[源代码]#

从估计器类获取标签和动态标签覆盖。

返回:

collected_tagsdict: 标签名称 : 标签值对的字典。从 _tags 类属性通过嵌套继承收集，然后从 _tags_dynamic 对象属性中覆盖和新标签。

is_composite()[源代码]#

检查对象是否由其他 BaseObjects 组成。

复合对象是一个包含对象的对象，作为参数。在实例上调用，因为这可能因实例而异。

返回:

composite: bool: 一个对象是否具有任何值为 BaseObjects 的参数。

property is_fitted[源代码]#: 是否已调用 fit。

classmethod load_from_path(serial)[源代码]#

从文件位置加载对象。

参数:

串行ZipFile(path).open(“object”) 的结果

返回:

反序列化自身，结果输出到 path，通过 cls.save(path)

classmethod load_from_serial(serial)[源代码]#

从序列化的内存容器中加载对象。

参数:

serial : cls.save(None) 输出的第一个元素输出结果的第一个元素

返回:

反序列化自身，结果输出为 serial，来自 cls.save(None)

reset()[源代码]#

将对象重置为初始化后的干净状态。

使用 reset，使用当前的超参数值（get_params 的结果）运行 __init__。这将移除任何对象属性，除了：

超参数 = __init__ 的参数

包含双下划线的对象属性，即字符串”__”

类和对象方法，以及类属性也不受影响。

返回:

自身: 类的实例重置为干净的初始化后状态，但保留当前的超参数值。

注释

等同于 sklearn.clone 但覆盖了 self。在调用 self.reset() 之后，self 的值等于 type(self)(**self.get_params(deep=False))

save(path=None, serialization_format='pickle')[源代码]#

将序列化的自身保存到类字节对象或 (.zip) 文件中。

行为：如果 path 为 None，则返回内存中的序列化自身；如果 path 是一个文件位置，则将自身存储在该位置作为一个 zip 文件。

保存的文件是包含以下内容的zip文件：_metadata - 包含自身的类，即 type(self) _obj - 序列化的自身。此类使用默认的序列化（pickle）。

参数:

路径无或文件位置（字符串或路径）: 如果为 None，则将 self 保存到内存对象中；如果为文件位置，则将 self 保存到该文件位置。如果：

path=”estimator” 则会在当前工作目录下生成一个名为 estimator.zip 的压缩文件。path=”/home/stored/estimator” 则会在 /home/stored/ 目录下存储一个名为 estimator.zip 的压缩文件。
serialization_format: str, default = “pickle”: 用于序列化的模块。可用的选项是“pickle”和“cloudpickle”。请注意，非默认格式可能需要安装其他软依赖项。

返回:

如果 path 是 None - 内存中序列化的自身
如果 path 是文件位置 - 带有文件引用的 ZipFile

set_config(**config_dict)[源代码]#

将配置标志设置为给定值。

参数:

config_dictdict

配置名称 : 配置值对的字典。有效的配置、值及其含义如下所示：

显示str, “diagram” (默认), 或 “text”

jupyter 内核如何显示 self 的实例

“diagram” = html 盒子图表示
“text” = 字符串打印输出

print_changed_onlybool, 默认=True

是否仅打印与默认值不同的自我参数（False），或打印所有参数名称和值（False）。不嵌套，即仅影响自身，不影响组件估计器。

警告str, “on” (默认), 或 “off”

是否引发警告，仅影响来自 sktime 的警告

“on” = 将引发来自 sktime 的警告
“off” = 不会从 sktime 引发警告

后端:并行str, 可选, 默认=”None”

在广播/矢量化时用于并行化的后端，是以下之一

None: 按顺序执行循环，简单的列表推导
“loky”, “multiprocessing” 和 “threading”: 使用 joblib.Parallel
“joblib”：自定义和第三方 joblib 后端，例如 spark
“dask”: 使用 dask，需要在环境中安装 dask 包

backend:parallel:paramsdict, 可选, 默认={} (未传递参数)

传递给并行化后端的额外参数作为配置。有效键取决于 backend:parallel 的值：

“None”: 没有额外参数, backend_params 被忽略
“loky”, “multiprocessing” 和 “threading”: 默认的 joblib 后端任何有效的 joblib.Parallel 键都可以在这里传递，例如 n_jobs，除了 backend 直接由 backend 控制。如果未传递 n_jobs，它将默认为 -1，其他参数将默认为 joblib 的默认值。
“joblib”: 自定义和第三方 joblib 后端，例如 spark。任何 joblib.Parallel 的有效键都可以在这里传递，例如 n_jobs，在这种情况下，backend 必须作为 backend_params 的键传递。如果未传递 n_jobs，它将默认为 -1，其他参数将默认为 joblib 的默认值。
“dask”: 任何 dask.compute 的有效键都可以传递，例如，scheduler

返回:

self对自身的引用。

注释

更改对象状态，将 config_dict 中的配置复制到 self._config_dynamic。

set_random_state(random_state=None, deep=True, self_policy='copy')[源代码]#

设置 random_state 伪随机种子参数为 self。

通过 estimator.get_params 查找名为 random_state 的参数，并通过 set_params 将它们设置为由 random_state 派生的整数。这些整数通过 sample_dependent_seed 的链式哈希采样获得，并保证种子随机生成器的伪随机独立性。

根据 self_policy 应用于 estimator 中的 random_state 参数，并且仅当 deep=True 时应用于剩余的组件估计器。

注意：即使 self 没有 random_state，或者没有任何组件有 random_state 参数，也会调用 set_params。因此，set_random_state 将重置任何 scikit-base 估计器，即使它们没有 random_state 参数。

参数:

random_stateint, RandomState 实例或 None, 默认=None

伪随机数生成器，用于控制随机整数的生成。传递整数以在多次函数调用中获得可重复的输出。

深度bool, 默认=True

是否在子估计器中设置随机状态。如果为 False，则仅在 self 的 random_state 参数（如果存在）中设置。如果为 True，则还会在子估计器中设置 random_state 参数。

self_policystr, 可以是 {“copy”, “keep”, “new”} 之一, 默认=”copy”

“复制”：estimator.random_state 被设置为输入的 random_state
“保持” : estimator.random_state 保持不变
“new” : estimator.random_state 被设置为一个新的随机状态，

源自输入 random_state，并且通常与其不同

返回:

self自我引用

set_tags(**tag_dict)[源代码]#

将动态标签设置为给定值。

参数:

**标签字典dict: 标签名称：标签值对的字典。

返回:

自我: 自我引用。

注释

通过在 tag_dict 中设置标签值，将对象状态更改为 self 中的动态标签。

将变化点位置转换为分类向量。

变化点检测结果可以被视为分类，其中真实变化点的位置用1标记在变化点的位置，其余非变化点的位置为0。

例如，对于长度为10的时间序列，改变点 [2, 8] 将导致：[0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0]。

将变化点位置转换为聚类向量。

变化点检测结果可以被视为聚类，其中每个由变化点分隔的段被分配一个不同的虚拟标签。

例如，对于长度为10的时间序列，改变点 [2, 8] 将导致：[0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2]。