Validity of combining Categorical Naive Bayes and EM for soft clustering categorical data

I have a dataset with categorical features that I want to cluster using a soft clustering approach, where each data point can belong to multiple clusters with different probabilities.

My questions are:

  1. Is it a valid approach combining Categorical Naive Bayes Classification and Expectation Maximization algorithm for soft clustering of categorical data? Are there any theoretical or practical issues with combining Categorical Naive Bayes and EM in this way?
  2. Are there better alternatives for soft clustering of purely categorical data? I’ve come across methods like fuzzy k-modes and latent class analysis, but I’m not sure how they compare.
  3. Any suggestions for improving the code or the overall approach?

Thanks in advance for your insights!

As a first attempt, I tried combining the Categorical Naive Bayes classifier with the Expectation Maximization (EM) algorithm. Here’s the code I used:

import numpy as np
from sklearn.naive_bayes import CategoricalNB

def EM_CategoricalNB(X, k, max_iters=100, tol=1e-4, verbose=False):
    """
    EM algorithm using CategoricalNB for clustering categorical data.
    
    Parameters:
        X (np.array): Data array, each row is a data point, and values are integer-encoded categories.
        k (int): Number of clusters.
        max_iters (int): Maximum number of iterations for EM to converge.
        tol (float): Tolerance for checking convergence.
        verbose (bool): Whether to print status messages.
    
    Returns:
        model (CategoricalNB): Trained Naive Bayes model.
        assignments (np.array): Cluster assignments of data points.
    """
    # Initialize Categorical Naive Bayes model
    model = CategoricalNB()
    assignments = np.random.randint(0, k, size=len(X))
    model.fit(X, assignments)

    previous_log_likelihood = -np.inf

    for iteration in range(max_iters):
        # E-step: Estimate membership probabilities
        probabilities = model.predict_proba(X)

        # M-step: Re-fit the model using the expected memberships as soft assignments
        model.fit(X, np.argmax(probabilities, axis=1))

        # Calculate log likelihood for convergence check
        log_likelihood = model.score(X, np.argmax(probabilities, axis=1))
        if verbose:
            print(f"Iteration {iteration}: Log Likelihood = {log_likelihood}")

        # Check for convergence
        if np.abs(log_likelihood - previous_log_likelihood) < tol:
            if verbose:
                print("Convergence reached.")
            break
        previous_log_likelihood = log_likelihood

    # Final assignments
    final_assignments = model.predict(X)
    return model, final_assignments

The idea is to initialize the Categorical Naive Bayes model with random cluster assignments, and then iteratively:

  1. Estimate the membership probabilities of each data point to each cluster (E-step)
  2. Re-fit the model using the expected memberships as soft assignments (M-step)
  3. Check for convergence based on the change in log likelihood

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật