R语言 RDA分析(去冗余物种)

Python08

R语言 RDA分析(去冗余物种),第1张

也做了挺多次RDA分析,自己现在小结一下RDA分析流程:

就我个人而言,虚线前面都是不太经历的步骤,我一般不会主动删去样品的环境信息,因为我接触的菌群这块本来就没有什么多余的环境信息-_-||,所以我的重点放在怎么去除多余OTU或菌群上面。

一般而言,我首先会做一次差异分析,挑选有差异的OTU或菌群进行展示(phyloseq推荐使用DESeq2和edgeR,详见 Waste Not, Want Not: Why Rarefying Microbiome Data Is Inadmissible ),这里不是重点不在赘述。

但是差异OTU或菌群还有可能太多,RDA呈现出来密密麻麻的,调也得调好久,最后还是好不美观。

偶然间,发现envfit不仅可以评估环境因子的显著性,也可以评估物种的相关性和显著性,这为我们进一步去取冗余物种提供了条件,值得记录下来学习。

示例:

R语言学习笔记之聚类分析

使用k-means聚类所需的包:

factoextra

cluster #加载包

library(factoextra)

library(cluster)l

#数据准备

使用内置的R数据集USArrests

#load the dataset

data("USArrests")

#remove any missing value (i.e, NA values for not available)

#That might be present in the data

USArrests <- na.omit(USArrests)#view the first 6 rows of the data

head(USArrests, n=6)

在此数据集中,列是变量,行是观测值

在聚类之前我们可以先进行一些必要的数据检查即数据描述性统计,如平均值、标准差等

desc_stats <- data.frame( Min=apply(USArrests, 2, min),#minimum

Med=apply(USArrests, 2, median),#median

Mean=apply(USArrests, 2, mean),#mean

SD=apply(USArrests, 2, sd),#Standard deviation

Max=apply(USArrests, 2, max)#maximum

)

desc_stats <- round(desc_stats, 1)#保留小数点后一位head(desc_stats)

变量有很大的方差及均值时需进行标准化

df <- scale(USArrests)

#数据集群性评估

使用get_clust_tendency()计算Hopkins统计量

res <- get_clust_tendency(df, 40, graph = TRUE)

res$hopkins_stat

## [1] 0.3440875

#Visualize the dissimilarity matrix

res$plot

Hopkins统计量的值<0.5,表明数据是高度可聚合的。另外,从图中也可以看出数据可聚合。

#估计聚合簇数

由于k均值聚类需要指定要生成的聚类数量,因此我们将使用函数clusGap()来计算用于估计最优聚类数。函数fviz_gap_stat()用于可视化。

set.seed(123)

## Compute the gap statistic

gap_stat <- clusGap(df, FUN = kmeans, nstart = 25, K.max = 10, B = 500)

# Plot the result

fviz_gap_stat(gap_stat)

图中显示最佳为聚成四类(k=4)

#进行聚类

set.seed(123)

km.res <- kmeans(df, 4, nstart = 25)

head(km.res$cluster, 20)

# Visualize clusters using factoextra

fviz_cluster(km.res, USArrests)

#检查cluster silhouette图

Recall that the silhouette measures (SiSi) how similar an object ii is to the the other objects in its own cluster versus those in the neighbor cluster. SiSi values range from 1 to - 1:

A value of SiSi close to 1 indicates that the object is well clustered. In the other words, the object ii is similar to the other objects in its group.

A value of SiSi close to -1 indicates that the object is poorly clustered, and that assignment to some other cluster would probably improve the overall results.

sil <- silhouette(km.res$cluster, dist(df))

rownames(sil) <- rownames(USArrests)

head(sil[, 1:3])

#Visualize

fviz_silhouette(sil)

图中可以看出有负值,可以通过函数silhouette()确定是哪个观测值

neg_sil_index <- which(sil[, "sil_width"] <0)

sil[neg_sil_index, , drop = FALSE]

##          cluster    neighbor     sil_width

## Missouri    3          2        -0.07318144

#eclust():增强的聚类分析

与其他聚类分析包相比,eclust()有以下优点:

简化了聚类分析的工作流程

可以用于计算层次聚类和分区聚类

eclust()自动计算最佳聚类簇数。

自动提供Silhouette plot

可以结合ggplot2绘制优美的图形

#使用eclust()的K均值聚类

# Compute k-means

res.km <- eclust(df, "kmeans")

# Gap statistic plot

fviz_gap_stat(res.km$gap_stat)

# Silhouette plotfviz_silhouette(res.km)

##    cluster size ave.sil.width

## 1     1     13      0.31

## 2     2     29      0.38

## 3     3      8      0.39

#使用eclust()的层次聚类

# Enhanced hierarchical clustering

res.hc <- eclust(df, "hclust") # compute hclust

fviz_dend(res.hc, rect = TRUE) # dendrogam

#下面的R代码生成Silhouette plot和分层聚类散点图。

fviz_silhouette(res.hc) # silhouette plot

##   cluster size ave.sil.width

## 1    1     19      0.26

## 2    2     19      0.28

## 3    3     12      0.43

fviz_cluster(res.hc) # scatter plot

#Infos

This analysis has been performed using R software (R version 3.3.2)

是不一样啊,主成分分析主要运算是求矩阵的特征值和特征向量。cor=T时,输入矩阵为相关系数矩阵,每个元素是0<=x<=1的,对角线为1;cor=F时,输入矩阵为协方差矩阵,对角线为每个变量的方差;默认是cor=F的,而相关系数矩阵就相当于先将数据标准化,然后再求协方差矩阵。即:先将数据标准化,两种方式才是相同的。否则,cor=T比cor=F相当于多一个标准化过程。