基于PCA的HCPC树状图与聚类分析结果为何存在差异？

我有34个样地的7变量数据，希望通过聚类分析划分亚组。先完成主成分分析（PCA），再基于主成分开展层次聚类，但生成的树状图与聚类散点图分组结果存在差异——例如树状图中第3类包含4个样地，而聚类分析结果里第3类有6个样地，我原本预期两者完全一致。

用到的R代码 #

加载依赖包 #

library(vegan)
library(writexl)
library(corrplot)
library(ggplot2)
library(ggrepel)
library(RColorBrewer)
library(devtools)
devtools::install_github("cmartin/ggConvexHull")
library(factoextra)
library(FactoMineR)
library(ggConvexHull)
library(dplyr)
library(tidyverse)
library(RColorBrewer)
library(viridis)

数据导入与分析流程 #

# 读取数据
Cluster <- read.csv('Data.csv', sep = ';')

# 执行PCA，保留4个主成分
res.pca <- PCA(Cluster, scale.unit = TRUE, ncp = 4, graph = FALSE)

# 基于PCA结果做层次聚类
res.hcpc <- HCPC(res.pca, graph = F)

可视化代码 #

# 绘制树状图
factoextra::fviz_dend(res.hcpc, 
                      cex = 0.7,   # 标签大小
                      palette = c("gold1", "chartreuse4","sienna3"), 
                      show_labels = T,
                      rect = TRUE, rect_fill = TRUE, # 为分组添加矩形框
                      rect_border = c("gold1", "chartreuse4","sienna3"),     # 矩形框颜色
                      labels_track_height = 0.8,     # 增加标签空间
                      )

# 绘制聚类散点图
fviz_cluster(res.hcpc,
             #repel = TRUE,            # 避免标签重叠
             show.clust.cent = TRUE,   # 显示聚类中心
             geom = c("point", "text"),
             #palette = "jco",
             palette = c("gold1","sienna3", "chartreuse4"), 
             ggtheme = theme_minimal(),
            )

问题原因与解决办法 #

核心原因 #

1. 调色板顺序不匹配：你在fviz_dend和fviz_cluster中使用的调色板顺序不一致，这会直接导致颜色对应的分组错位，误以为分组数量不同。
2. 聚类维度差异：HCPC()默认基于所有主成分构建层次聚类树，但fviz_cluster仅展示前2个主成分空间下的分组；同时函数内部可能会对层次聚类结果做微调，以优化低维空间内的分组紧凑性，最终导致两个图的显示差异。

解决步骤 #

1. 统一调色板顺序：将两个可视化函数的palette参数设置为完全一致的顺序，比如都用c("gold1", "chartreuse4","sienna3")，先排除颜色错位导致的误解。
2. 固定聚类数量：调用HCPC()时指定nb.clust参数固定聚类数，例如res.hcpc <- HCPC(res.pca, graph = F, nb.clust = 3)，避免函数自动调整分组。
3. 对齐聚类维度：用fviz_dend时指定axes参数，让树状图基于前两个主成分的聚类结果，例如fviz_dend(res.hcpc, axes = c(1,2), ...)，确保与散点图的维度一致。
4. 查看原始聚类结果：直接查看res.hcpc$data.clust，这里存储了每个样地的最终分组标签，对比这个结果和两个图的显示，就能快速定位问题所在。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Steffi