移除局部最小值左右两侧的数据

Question

我有很多测量结果，我得到的数据看起来像这样：

# Generate example data
x <- 1:100
y <- 100*(1-exp(-0.3*x))
x2 <- 101:200
y2 <- rev(y)
df <- data.frame("x" = c(x, x2),
                 "y" = c(y, y2))
df$x <- df$x + 50
rm(x, x2, y, y2)
x <- 1:50
y <- 25.91818
x2 <- 251:300
y2 <- 25.91818
df2 <- data.frame("x" = c(x, x2),
                  "y" = c(y, y2))
rm(x, x2, y, y2)
df <- rbind(df, df2)
rm(df2)

如果我绘制它，我可以看到有最左边和最右边的局部最小值。

library(ggplot2)
p <- ggplot(df, aes(x,y))+
  geom_line()+
  geom_point(data = data.frame("x" = c(50, 250), "y" = c(25.91818, 25.91818)),
             mapping = aes(x, y), colour = "red")+
  scale_y_continuous(limits = c(0, 101))
p + annotate("text", label = "minimum 1", x = 50, y = 20) +
  annotate("text", label = "minimum 2", x = 250, y = 20)

我想做的是trimminimum 1左边和minimum 2右边的那些数据。这不是非常简单，因为这两点之间也可能存在局部最小值，因为真实数据看起来并不理想。我还需要将这个过程应用于许多样本，但我认为这可能是微不足道的，因为我可以使用例如dplyr 和 group_by().

我很幸运地使用 ggpmisc 包绘制了局部最小值，但我不确定如何使用它来实际对我的数据进行子集化。为了清楚起见，我在下面包含了执行此操作的代码，并且使用真实数据看起来更好一些：

library(ggpmisc)
p2 <- ggplot(df, aes(x, y))+
    geom_line()+
    ggpmisc::stat_peaks(col="red", span=3)
p2

我希望这是清楚的，我很乐意澄清任何问题。提前谢谢你。

Answer 1

您可以按照以下步骤执行此操作：

根据 x 对数据进行排序 co-ordinates
在您排序的数据上，找到 y co-ordinates 的 diff，对于两端的平坦部分（以及任何平坦部分），它将为 0（或接近 0）之间）
从左边开始，找到 diff 不为零（或至少高于最小阈值）的第一个点。将该索引存储为名为 left
从右边开始，找到 diff 不为零（或至少高于最小阈值）的第一个点。将该索引存储为名为 right
对您的数据框进行子集化，使其仅包含行之间的数据 left:right

因此，在您的示例中，我们将：

# Define a minimal threshold above which we are not at the minimum line
minimal_change <- 1e-6

df    <- df[order(df$x),]                                           # Step 1
left  <- which(diff(df$y) > minimal_change)[1]                      # Step 2
right <- nrow(df) - which(diff(rev(df$y)) > minimal_change)[1] + 1  # Step 3
df    <- df[left:right, ]                                           # Step 4

现在我们可以绘制结果：

ggplot(df, aes(x, y)) +
  geom_line()+
  geom_point(data = data.frame("x" = c(50, 250), "y" = c(25.91818, 25.91818)),
             mapping = aes(x, y), colour = "red") +
  scale_y_continuous(limits = c(0, 101)) +
  scale_x_continuous(limits = c(0, 300))

移除局部最小值左右两侧的数据

Remove data to the left and right of local minima

r

ggplot2

ggpmisc