Release all HWs

.gitmodules

@@ -7,3 +7,6 @@
 [submodule "Work 3/report/AUThReport"]
 	path = Work 3/report/AUThReport
 	url = ssh://git@git.hoo2.net:222/hoo2/AUThReport.git
+[submodule "Work 4/report/AUThReport"]
+	path = Work 4/report/AUThReport
+	url = ssh://git@git.hoo2.net:222/hoo2/AUThReport.git

Work 1/report/.gitignore

@@ -3,4 +3,6 @@
 *.log
 *.out
 *.synctex.gz
+_minted*/*
+
 

Work 1/report/Work1_report.tex

@@ -146,14 +146,14 @@ G_c(s) = K_p + \frac{K_i}{s} = K_p \frac{s+c}{s}
 Για τη σχεδίαση του ασαφούς ελεγκτή υλοποιήσαμε τις παρακάτω βασικές συναρτήσεις.
 \begin{itemize}
 	\item \textit{mkFIS()}: Όπου δηλώσαμε το fuzzy controller καθώς και της συναρτήσεις συμμετοχής και τους κανόνες.
-	Ο ελεγκτής μας δέχεται 2 εισόδους, το σφάλμα και την πρώτη χρονική του παράγωγο ($e, \dot{e}$) και επιστρέφει την πρώτη παράγωγο του σήματος ελέγχου $\dot{u}$.
+	Ο ελεγκτής μας δέχεται 2 εισόδους, το σφάλμα και την πρώτη χρονική του παράγωγο ($e, \dot{e}$) και επιστρέφει την διαφορά του σήματος ελέγχου $\Delta u$.
 	Οι συναρτήσεις συμμετοχής δηλώθηκαν με βάση το σχήμα \ref{fig:member_functions}.
 	\InsertFigure{!ht}{0.7}{fig:member_functions}{img/MemberFunctions.png}{Συναρτήσεις συμμετοχής.}
 
 	Η βάση κανόνων σχεδιάστηκε εμπειρικά.
 	Αν και δεν μπορούμε να αναγάγουμε τους εαυτούς μας σε ειδικούς, για την παρούσα εργασία δεν είχαμε άλλη επιλογή.
 	Η λογική που χρησιμοποιήσαμε βασίζεται στην παρατήριση πως, όταν το σφάλμα και η μεταβολή του σφάλματος έχουν αντίθετο πρόσημο, τότε το σύστημα τείνει προς ισορροπία.
-	Επομένως, δεν αλλάζουνε το σήμα ελέγχου $\dot{u}$.
+	Επομένως, δεν αλλάζουνε το σήμα ελέγχου $\Delta u$.
 	Αυτό δημιουργεί μια διαγώνιο με τη λεκτική τιμή "ZR", όπως φαίνεται στον πίνακα \ref{tab:ruleTable}.
 	Επιπροσθέτως, όταν το σφάλμα αυξάνεται και είναι ήδη θετικό, ή μειώνεται και είναι ήδη αρνητικό, τότε εντείνουμε την έξοδο με θετικές και αρνητικές τιμές αντίστοιχα.
 	\begin{table}[!ht]
@@ -175,7 +175,7 @@ G_c(s) = K_p + \frac{K_i}{s} = K_p \frac{s+c}{s}
 				PL & NS & ZR & PS & PM & PL & PV & PV & PV & PV \\  % e = PL
 				PV & ZR & PS & PM & PL & PV & PV & PV & PV & PV     % e = PV
 		\end{tabular}
-		\caption{Βάση κανόνων (9$\times$9) για $e$ και $\dot{e}$ με έξοδο $ \dot{u}$.}
+		\caption{Βάση κανόνων (9$\times$9) για $e$ και $\dot{e}$ με έξοδο $\Delta u$.}
 		\label{tab:ruleTable}
 	\end{table}
 
@@ -244,7 +244,7 @@ Step response:
 \section {Συμπεράσματα}
 Στην εργασία συγκρίναμε έναν κλασικό PI με έναν ασαφή Fuzzy–PI για το δορυφορικό μοντέλο.
 Ο PI, με $c=1$ και βέλτιστο $K$, ικανοποίησε τις προδιαγραφές και έδωσε γρήγορη άνοδο, αλλά με υπερύψωση κοντά στο όριο (10\%).
-Ο Fuzzy–PI υλοποιήθηκε ως Mamdani με δύο εισόδους $(e,\dot e)$, έξοδο $\Delta u$, κανόνες 9$\times$9 και εξωτερική κλιμακοποίηση σε $[-1,1]$.
+Ο Fuzzy–PI υλοποιήθηκε ως Mamdani με δύο εισόδους $(e,\dot e)$, έξοδο $\Delta u$, κανόνες $9\times9$ και εξωτερική κλιμακοποίηση σε $[-1,1]$.
 Ο συντονισμός των $K_{de},K_u$ έγινε με αναζήτηση και κριτήριο ITAE, καταλήγοντας σε πολύ μικρή υπερύψωση (1.2\%) και ήπια απόσβεση, με ελαφρώς αργότερο $T_r$/$T_s$.
 
 Πρακτικά, ο PI αποδείχτηκε απλός και αποτελεσματικός για γρήγορη απόκριση, αλλά πιο «επιθετικός».

Work 2/report/.gitignore

@@ -3,4 +3,6 @@
 *.log
 *.out
 *.synctex.gz
+_minted*/*
+
 

Work 3/report/Work3_report.tex

@@ -279,7 +279,7 @@
 \subsection{Διαγνωστικά Grid Search}
 \begin{figure}[!ht]
 	\centering
-	\includegraphics[width=0.8\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_cv_heatmap.png}
+	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_cv_heatmap.png}
 	\caption{Heatmap μέσου σφάλματος CV ανά $(k\_{\text{feat}}, r_\alpha)$ — με επικάλυψη του \#κανόνων.}
 	\label{fig:scn2_heatmap}
 \end{figure}
@@ -305,27 +305,27 @@
 Για το τελικό μοντέλο μετά την εκπαίδευση και αξιολόγηση έχουμε:
 \begin{figure}[H]
 	\centering
-	\includegraphics[width=0.65\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_learning_curves.png}
+	\includegraphics[width=0.8\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_learning_curves.png}
 	\caption{Καμπύλες μάθησης του τελικού μοντέλου (train/validation).}
 \end{figure}
 
 \begin{figure}[H]
 	\centering
-	\includegraphics[width=0.65\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_pred_vs_actual.png}
+	\includegraphics[width=0.8\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_pred_vs_actual.png}
 	\caption{Σύγκριση \emph{Predicted vs Actual} στο test set.}
 	\label{fig:scn2_pred_vs_actual}
 \end{figure}
 
 \begin{figure}[H]
 	\centering
-	\includegraphics[width=0.65\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_error_series.png}
+	\includegraphics[width=0.8\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_error_series.png}
 	\caption{Residuals (σειρά σφάλματος) στο test set.}
 \end{figure}
 
 \subsection{Ενδεικτικές συναρτήσεις συμμετοχής (subset)}
 \begin{figure}[H]
 	\centering
-	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_mfs_subset.png}
+	\includegraphics[width=0.95\textwidth]{../source/figures_scn2/scn2_final_mfs_subset.png}
 	\caption{Ενδεικτικές MF για επιλεγμένες εισόδους πριν/μετά την εκπαίδευση.}
 \end{figure}
 

Work 4/report/.gitignore

@@ -0,0 +1,8 @@
+# LaTeX auxiliary files
+*.aux
+*.log
+*.out
+*.synctex.gz
+_minted*/*
+
+

Work 4/report/Work4_report.tex

@@ -0,0 +1,402 @@
+%
+% !TEX TS-program = xelatex
+% !TEX encoding   = UTF-8 Unicode
+% !TEX spellcheck = el-GR
+%
+% Fuzzy Systems Assignment 4
+%
+% Requires compilation with pdfLaTeX or XeLaTeX
+%
+% authors:
+%   Χρήστος Χουτουρίδης ΑΕΜ 8997
+%   cchoutou@ece.auth.gr
+%
+\documentclass[a4paper, 11pt, mainlang=greek, english]{AUThReport/AUThReport}
+
+\CurrentDate{\today}
+
+% Greek report document setup suggestions
+%---------------------------------
+% \WorkGroup{Ομάδα Χ}
+
+\AuthorName{Χρήστος Χουτουρίδης}
+\AuthorAEM{8997}
+\AuthorMail{cchoutou@ece.auth.gr}
+
+%\CoAuthorName{Όνομα Επίθετο}
+%\CoAuthorAEM{1234}
+%\CoAuthorMail{xxx@ece.auth.gr}
+
+\DocTitle{Εργασία 4}
+\DocSubTitle{Επίλυση προβλήματος ταξινόμησης με χρήση μοντέλων TSK}
+
+\Department{Τμήμα ΗΜΜΥ. Τομέας Ηλεκτρονικής}
+\ClassName{Ασαφή Συστήματα (Υπολογιστική Νοημοσύνη)}
+
+\InstructorName{Θεοχάρης Ιωάννης}
+\InstructorMail{theochar@ece.auth.gr}
+
+\CoInstructorName{Χαδουλός Χρήστος}
+\CoInstructorMail{christgc@auth.gr}
+
+% -------------------------------------------------------
+% Packages
+% -------------------------------------------------------
+\usepackage{float}
+\usepackage{minted}
+\usepackage{xcolor}
+\usepackage{amsmath, amssymb, amsfonts}
+\usepackage{diagbox}
+\usepackage{subcaption} % για υποεικόνες με ξεχωριστά captions
+
+\setminted[cpp]{
+	fontsize=\small,
+	breaklines,
+	autogobble,
+	baselinestretch=1.1,
+	tabsize=2,
+	numbersep=8pt,
+	gobble=0
+}
+
+\newcommand{\repo}{https://git.hoo2.net/hoo2/FuzzySystems/src/branch/master/Work\%204}
+\usepackage{hyphenat}
+%\hyphenation{Sup-er-con-du-cti-vi-ty}
+
+\begin{document}
+
+% Request a title page or header
+\InsertTitle
+%\InsertTitle[img/background.png][0.8\textwidth][2cm]
+
+% =====================================================================
+\section{Εισαγωγή}
+Η παρούσα εργασία εστιάζει στην επίλυση προβλημάτων \textbf{ταξινόμησης} μέσω ασαφών συστημάτων τύπου \textbf{Takagi–Sugeno–Kang (TSK)}.
+Η ταξινόμηση αποτελεί μια από τις βασικότερες εφαρμογές της υπολογιστικής νοημοσύνης, καθώς συνδυάζει στοιχεία λογικής, στατιστικής και μηχανικής μάθησης για τη λήψη αποφάσεων με αβεβαιότητα.
+Τα μοντέλα TSK προσφέρουν ένα ευέλικτο πλαίσιο, στο οποίο η γνώση αναπαρίσταται με τη μορφή κανόνων τύπου \emph{IF–THEN}, ενώ η εκπαίδευση των παραμέτρων μπορεί να γίνει με υβριδικούς αλγορίθμους (Least Squares + Gradient Descent) όπως ο \textsc{anfis}.
+
+Η εργασία χωρίζεται σε δύο πειραματικά σενάρια:
+\begin{itemize}
+	\item \textbf{Σενάριο~1}: Εφαρμογή σε ένα απλό, χαμηλής διαστασιμότητας dataset (Haberman), με στόχο τη σύγκριση των προσεγγίσεων \textit{class-independent} και \textit{class-dependent Subtractive Clustering}.
+	\item \textbf{Σενάριο~2}: Εφαρμογή σε πιο σύνθετο πρόβλημα ταξινόμησης με δεδομένα υψηλής διαστασιμότητας, όπου αξιολογούνται τεχνικές προ-επεξεργασίας και επιλογής χαρακτηριστικών.
+\end{itemize}
+Μέσω των δύο σεναρίων εξετάζεται η διαδικασία εκπαίδευσης, αξιολόγησης και βελτιστοποίησης ενός ασαφούς συστήματος, καθώς και ο τρόπος με τον οποίο η παραμετροποίηση επηρεάζει την απόδοση, την ερμηνευσιμότητα και την υπολογιστική πολυπλοκότητα.
+
+
+\subsection{Παραδοτέα}
+Τα παραδοτέα της εργασίας αποτελούνται από:
+\begin{itemize}
+	\item Την παρούσα αναφορά.
+	\item Τον κατάλογο \textbf{source}, με τον κώδικα της \textsc{Matlab}.
+	\item Το \href{\repo}{σύνδεσμο με το αποθετήριο} που περιέχει τον κώδικα της \textsc{Matlab} καθώς και αυτόν της αναφοράς.
+\end{itemize}
+
+
+
+% =====================================================================
+\section{Υλοποίηση}
+
+Για την υλοποίηση ακολουθήθηκε μια κοινή ροή επεξεργασίας και ανάλυσης δεδομένων, με στόχο τη μέγιστη επαναχρησιμοποίηση κώδικα μεταξύ των δύο σεναρίων.
+Συγκεκριμένα, δημιουργήθηκαν ανεξάρτητες συναρτήσεις για:
+\begin{enumerate}
+	\item Τον διαχωρισμό των δεδομένων (\textit{split\_data}).
+	\item Την προ-επεξεργασία (\textit{preprocess\_data}).
+	\item Την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων (\textit{evaluate\_classification}).
+	\item Και τη συστηματική εμφάνιση/αποθήκευση γραφημάτων (\textit{plot\_results1, plot\_results2}).
+\end{enumerate}
+
+Έτσι, η εκτέλεση κάθε σεναρίου πραγματοποιείται αυτόνομα μέσω των scripts \texttt{scenario1.m} και \texttt{scenario2.m}, τα οποία συντονίζουν τα παραπάνω στάδια.
+Η δομή αυτή εξασφαλίζει καθαρότερο κώδικα, ευκολότερη συντήρηση και πλήρη αναπαραγωγιμότητα των αποτελεσμάτων.
+
+\subsection{Διαχωρισμός δεδομένων — \textit{split\_data()}}
+Η συνάρτηση \textit{split\_data()} αναλαμβάνει να διαχωρίσει το αρχικό dataset σε τρία υποσύνολα: εκπαίδευσης, ελέγχου (validation) και δοκιμής (test).
+Η διαδικασία βασίζεται σε τυχαία δειγματοληψία με καθορισμένο seed, ώστε τα ίδια σύνολα να μπορούν να αναπαραχθούν σε επόμενες εκτελέσεις.
+Ο διαχωρισμός είναι στρωματοποιημένος, ώστε η αναλογία των κλάσεων να παραμένει ίδια σε όλα τα υποσύνολα.
+
+\subsection{Προ-επεξεργασία δεδομένων — \textit{preprocess\_data()}}
+Η προ-επεξεργασία εφαρμόζεται για να βελτιωθεί η σταθερότητα της εκπαίδευσης και να εξισορροπηθούν οι τιμές των εισόδων.
+Στο πλαίσιο της εργασίας επιλέχθηκε κανονικοποίηση τύπου \textbf{z-score}, δηλαδή:
+\[
+x_i' = \frac{x_i - \mu_i}{\sigma_i}
+\]
+όπου $\mu_i$ και $\sigma_i$ είναι ο μέσος και η τυπική απόκλιση κάθε χαρακτηριστικού.
+Η συνάρτηση \textit{preprocess\_data()} εφαρμόζει αυτόματα την κανονικοποίηση στα train/validation/test σύνολα και επιστρέφει τα απαραίτητα στατιστικά για τυχόν επαναφορά στις αρχικές κλίμακες.
+
+\subsection{Αξιολόγηση αποτελεσμάτων — \textit{evaluate\_classification()}}
+Η συνάρτηση \textit{evaluate\_classification()} συγκρίνει τις προβλέψεις του μοντέλου με τις πραγματικές ετικέτες και υπολογίζει τις μετρικές αξιολόγησης (OA, PA, UA, $\kappa$).
+Επιπλέον, παράγει και επιστρέφει τη μήτρα σύγχυσης.
+Η υλοποίηση έγινε ώστε να υποστηρίζει οποιονδήποτε αριθμό κλάσεων, ενώ παρέχει και normalized εκδόσεις των μετρικών, διευκολύνοντας τη συγκριτική ανάλυση μεταξύ μοντέλων.
+
+\subsection{Απεικόνιση αποτελεσμάτων}
+Για τη γραφική παρουσίαση των αποτελεσμάτων δημιουργήθηκαν οι συναρτήσεις \textit{plot\_results1()} και \textit{plot\_results2()}, οι οποίες παράγουν και αποθηκεύουν αυτόματα όλα τα ζητούμενα γραφήματα κάθε σεναρίου.
+Κάθε γράφημα αποθηκεύεται σε υποκατάλογο (\texttt{figures\_scn1}, \texttt{figures\_scn2}) με συνεπή ονοματολογία, ώστε να διευκολύνεται η ενσωμάτωσή τους στην αναφορά.
+Η σχεδίαση περιλαμβάνει μήτρες σύγχυσης, καμπύλες εκπαίδευσης, συναρτήσεις συμμετοχής πριν και μετά την εκπαίδευση, καθώς και συγκεντρωτικά διαγράμματα OA–$\kappa$ και Rules–Accuracy.
+
+Το επόμενο τμήμα παρουσιάζει το πρώτο σενάριο και τα αποτελέσματά του, εφαρμόζοντας τη μεθοδολογία που περιγράφηκε παραπάνω.
+
+
+\section{Σενάριο 1 — Εφαρμογή σε απλό Dataset}
+
+Το πρώτο σενάριο αφορά την επίλυση ενός προβλήματος \textbf{δυαδικής ταξινόμησης} χρησιμοποιώντας μοντέλα TSK με σταθερές (singleton) εξόδους.
+Ως dataset χρησιμοποιήθηκε το \textit{Haberman’s Survival Dataset}, το οποίο περιλαμβάνει 306 δείγματα με τρεις αριθμητικές εισόδους (ηλικία, έτος εγχείρησης, αριθμός λεμφαδένων) και μία δυαδική ετικέτα που δηλώνει αν ο ασθενής επέζησε για τουλάχιστον πέντε έτη μετά την εγχείρηση.
+
+Ο στόχος είναι η εκπαίδευση και αξιολόγηση μοντέλων TSK που προκύπτουν μέσω \textbf{Subtractive Clustering (SC)} τόσο στην \textit{class-independent} όσο και στην \textit{class-dependent} παραλλαγή, καθώς και η διερεύνηση της επίδρασης του παραμέτρου ακτίνας $r_a$ στην πολυπλοκότητα και την απόδοση του συστήματος.
+
+\subsection{Πειραματική διαδικασία}
+
+Το σύνολο δεδομένων χωρίστηκε στρωματοποιημένα σε τρία υποσύνολα (60 \% train, 20 \% validation, 20 \% test).
+Η κανονικοποίηση των εισόδων έγινε με \textbf{z-score}, ενώ οι ετικέτες παρέμειναν ακέραιες.
+Για κάθε mode (class-independent και class-dependent) δοκιμάστηκαν δύο τιμές ακτίνας, $r_a{=}\{0.20,0.80\}$, ώστε να προκύψουν τέσσερα μοντέλα συνολικά.
+Η εκπαίδευση πραγματοποιήθηκε με \textbf{anfis} για 100 εποχές και με validation έλεγχο για αποφυγή υπερεκπαίδευσης.
+
+Οι μετρικές αξιολόγησης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν:
+\begin{itemize}
+	\item \textbf{Overall Accuracy (OA)},
+	\item \textbf{Producer’s Accuracy (PA)} και \textbf{User’s Accuracy (UA)} ανά κλάση,
+	\item και ο \textbf{συντελεστής συμφωνίας $\kappa$ του Cohen}.
+\end{itemize}
+
+\subsection{Αποτελέσματα}
+
+\paragraph{Μήτρες σύγχυσης.}
+Το σχήμα~\ref{fig:conf_mats} παρουσιάζει τις μήτρες σύγχυσης και για τα τέσσερα μοντέλα.
+Και στις δύο προσεγγίσεις, η απόδοση για την κλάση 1 είναι σταθερά υψηλότερη, γεγονός που σχετίζεται με την ανισορροπία του dataset (\textasciitilde 73 \% δείγματα κλάσης 1).
+Η αύξηση της ακτίνας μειώνει τον αριθμό κανόνων και οδηγεί σε απλούστερα μοντέλα χωρίς σημαντική απώλεια ακρίβειας.
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/cm_run01_class-independent_r0.20_rules32}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/cm_run02_class-independent_r0.80_rules3}\\[4pt]
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/cm_run03_class-dependent_r0.20_rules51}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/cm_run04_class-dependent_r0.80_rules4}
+	\caption{Μήτρες σύγχυσης για όλα τα μοντέλα (\textit{class-independent} και \textit{class-dependent}, $r_a{=}0.20,0.80$).}
+	\label{fig:conf_mats}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Μετρικές PA/UA.}
+Το σχήμα~\ref{fig:pa_ua_all} απεικονίζει την ακρίβεια παραγωγού (PA) και χρήστη (UA) ανά κλάση για κάθε μοντέλο.
+Η ανισορροπία των δεδομένων οδηγεί σε χαμηλότερες τιμές PA/UA για τη μειοψηφούσα κλάση 2, ωστόσο η συνολική τάση παραμένει σταθερή μεταξύ των modes.
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/pa_ua_run01_class-independent_r0.20_rules32}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/pa_ua_run02_class-independent_r0.80_rules3}\\[4pt]
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/pa_ua_run03_class-dependent_r0.20_rules51}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/pa_ua_run04_class-dependent_r0.80_rules4}
+	\caption{PA (recall) και UA (precision) ανά κλάση για όλα τα μοντέλα.}
+	\label{fig:pa_ua_all}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Καμπύλες εκπαίδευσης.}
+Οι καμπύλες εκπαίδευσης του σχήματος~\ref{fig:learning_curves_all} δείχνουν τη σύγκλιση του ANFIS για κάθε περίπτωση.
+Για μικρό $r_a$, το training error μηδενίζεται γρήγορα (υπερεκπαίδευση), ενώ για μεγάλο $r_a$ η εκπαίδευση είναι πιο ομαλή και το validation error σταθεροποιείται χαμηλότερα, δείχνοντας καλύτερη γενίκευση.
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/learning_run01_class-independent_r0.20_rules32}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/learning_run02_class-independent_r0.80_rules3}\\[4pt]
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/learning_run03_class-dependent_r0.20_rules51}
+	\includegraphics[width=0.47\textwidth]{../source/figures_scn1/learning_run04_class-dependent_r0.80_rules4}
+	\caption{Καμπύλες εκπαίδευσης (training / validation error vs epoch) για όλα τα μοντέλα.}
+	\label{fig:learning_curves_all}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Συναρτήσεις συμμετοχής.}
+Τα σχήματα~\ref{fig:mfs_indep} και \ref{fig:mfs_dep} απεικονίζει τις MFs πριν και μετά την εκπαίδευση για όλα τα μοντέλα.
+Για μικρό $r_a$, παρατηρείται υπερβολική επικάλυψη και πλήθος κανόνων· για μεγάλο $r_a$ λιγότερες MFs και πιο ομαλές μεταβάσεις.
+Η μεταβολή των MFs επιβεβαιώνει τη σωστή προσαρμογή των παραμέτρων στο σύνολο εκπαίδευσης.
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn1/mfs_run01_class-independent_r0.20_rules32}\\[4pt]
+	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn1/mfs_run02_class-independent_r0.80_rules3}
+	\caption{Συναρτήσεις συμμετοχής (before/after) για τα class-independent μοντέλα .}
+	\label{fig:mfs_indep}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn1/mfs_run03_class-dependent_r0.20_rules51}\\[4pt]
+	\includegraphics[width=0.85\textwidth]{../source/figures_scn1/mfs_run04_class-dependent_r0.80_rules4}
+	\caption{Συναρτήσεις συμμετοχής (before/after) για τα class-dependent μοντέλα.}
+	\label{fig:mfs_dep}
+\end{figure}
+
+
+\paragraph{Συνολικές μετρικές και συσχετίσεις.}
+Το σχήμα~\ref{fig:summary_metrics} παρουσιάζει την OA και $\kappa$ για κάθε μοντέλο, ενώ το σχήμα~\ref{fig:rules_accuracy} δείχνει τη σχέση αριθμού κανόνων -- ακρίβειας.
+Παρατηρείται ότι η μέγιστη OA ($\approx73\%$) και ο υψηλότερος $\kappa$ προκύπτουν στα μοντέλα με $r_a{=}0.80$ (3–4 κανόνες), επιβεβαιώνοντας ότι η απλούστευση δεν μειώνει την απόδοση.
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.48\textwidth]{../source/figures_scn1/overall_accuracy_across_models}
+	\includegraphics[width=0.48\textwidth]{../source/figures_scn1/kappa_across_models}
+	\caption{Συνολική OA και συντελεστής $\kappa$ για όλα τα μοντέλα.}
+	\label{fig:summary_metrics}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.65\textwidth]{../source/figures_scn1/rules_vs_accuracy}
+	\caption{Σχέση αριθμού κανόνων και Overall Accuracy.}
+	\label{fig:rules_accuracy}
+\end{figure}
+
+\subsection{Συμπεράσματα}
+
+Συνοψίζοντας:
+\begin{itemize}
+	\item Οι TSK μοντελοποιήσεις μέσω SC παρείχαν σταθερή ταξινόμηση ακόμη και σε ανισόρροπα δεδομένα.
+	\item Η αύξηση του αριθμού κανόνων δεν βελτίωσε σημαντικά την απόδοση αλλά μείωσε την ερμηνευσιμότητα.
+	\item Η class-dependent εκδοχή δεν υπερείχε σημαντικά, υποδεικνύοντας μικρή διακριτότητα των κλάσεων.
+	\item Οι καμπύλες εκμάθησης και οι MFs δείχνουν ομαλή εκπαίδευση χωρίς αστάθειες.
+	\item Το \textbf{class-independent μοντέλο με $r_a{=}0.80$} παρουσιάζει την καλύτερη ισορροπία μεταξύ ακρίβειας, απλότητας και γενίκευσης.
+\end{itemize}
+
+
+
+
+
+% =====================================================================
+\section{Σενάριο 2 — Dataset με υψηλή διαστασιμότητα (Epileptic Seizure Recognition)}
+\label{sec:scenario2}
+
+\subsection{Περιγραφή και ζητούμενο}
+Το δεύτερο σενάριο στοχεύει στην ταξινόμηση εγκεφαλικών σημάτων \textit{EEG} σε πέντε κατηγορίες, στο πλαίσιο του προβλήματος \emph{Epileptic Seizure Recognition}.
+Σε αντίθεση με το απλούστερο πρόβλημα του Σενάριου~1, εδώ οι διαστάσεις των δεδομένων είναι υψηλές και οι κλάσεις πολυπληθείς, καθιστώντας το έργο αξιολόγησης σημαντικά πιο απαιτητικό.
+
+Ο στόχος είναι η ανάπτυξη ενός TSK–τύπου μοντέλου που συνδυάζει:
+\begin{itemize}
+	\item επιλογή χαρακτηριστικών με \textbf{ReliefF},
+	\item αρχικοποίηση κανόνων μέσω \textbf{Subtractive Clustering (SC)},
+	\item και εκπαίδευση με \textbf{υβριδική μέθοδο} (\emph{gradient descent} + \emph{least squares}).
+\end{itemize}
+Η διαδικασία επαναλαμβάνεται για διάφορους συνδυασμούς ακτίνας συσσωμάτωσης $r_a$ και αριθμού χαρακτηριστικών που κρατούνται μετά το ReliefF, με στόχο τον εντοπισμό του συνδυασμού που προσφέρει τον βέλτιστο συμβιβασμό μεταξύ ακρίβειας και πολυπλοκότητας (\#Rules).
+
+\subsection{Προσέγγιση και μεθοδολογία}
+Για την επιλογή των υπερπαραμέτρων χρησιμοποιήθηκε \textbf{k–fold cross–validation}, ενώ η συνολική διαδικασία αυτοματοποιήθηκε πλήρως μέσα από το script \texttt{scenario2.m}.
+Η ροή έχει ως εξής:
+\begin{enumerate}
+	\item Διαβάζονται τα δεδομένα από το αρχείο \texttt{epileptic\_seizure\_data.csv} και κατανέμονται σε train-validation-test σε ποσοστό $60$–$20$–$20$.
+	\item Για κάθε συνδυασμό τιμών \texttt{feature\_grid} και \texttt{radii\_grid}, εκτελείται η διαδικασία k-fold CV.
+	Σε κάθε fold εφαρμόζεται το ReliefF ώστε να επιλεγούν τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά, και στη συνέχεια πραγματοποιείται Subtractive Clustering ανά κλάση (class–dependent).
+	\item Κατασκευάζεται το αρχικό FIS με μία Gaussian MF ανά cluster και constant εξόδους (ένας MF ανά κανόνα).
+	\item Η εκπαίδευση γίνεται όλες τις εποχές μέσω \texttt{anfis()}, με validation set για έλεγχο γενίκευσης.
+	\item Μετά από κάθε fold υπολογίζεται ο Cohen’s $\kappa$ και ο αριθμός κανόνων,	ώστε να εξαχθεί ο μέσος όρος ανά συνδυασμό παραμέτρων.
+\end{enumerate}
+
+
+
+\paragraph{Περιορισμοί εκτέλεσης.}
+Δυστυχώς, μέχρι της παρούσης, δεν καταφέραμε να τρέξουμε το σενάριο για το μέγιστο αριθμό εποχών ($100$) και με το πλήρες grid σε κανέναν προσωπικό μας υπολογιστή.
+Παρόλα αυτά, παραθέτουμε τα αποτελέσματα που λάβαμε από ένα μικρότερο πείραμα όπου τρέξαμε για:
+\begin{verbatim}
+	cfg.feature_grid = [5 8];      % instead of [5 8 11 15]
+	cfg.radii_grid   = [0.5 0.75]; % instead of [0.25 0.50 0.75 1.00]
+	cfg.kfold        = 3;          % instead of 5
+	cfg.maxEpochs    = 20;         % instead of 100
+\end{verbatim}
+Από το grid–search προέκυψε ως \textbf{βέλτιστο μοντέλο} το:
+\[
+\text{features}=5, \quad r_a=0.50, \quad \text{rules}=6, \quad \kappa=0.23
+\]
+που -- ας υποθέσουμε ότι -- προσφέρει "ικανοποιητική" ισορροπία μεταξύ ακρίβειας και απλότητας.
+
+\subsection{Αποτελέσματα πειράματος}
+
+\paragraph{Αναζήτηση υπερπαραμέτρων (Grid Search).}
+Στο σχήμα~\ref{fig:scn2-grid} φαίνονται τα αποτελέσματα του grid–search.
+Η μέση τιμή του συντελεστή $\kappa$ παραμένει κοντά στο $0.22$–$0.23$ για όλους τους συνδυασμούς, δείχνοντας ότι το μοντέλο είναι σχετικά σταθερό.
+Ο αριθμός κανόνων μειώνεται αισθητά με αύξηση του $r_a$, όπως αναμενόταν.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.49\textwidth]{../source/figures_scn2/cv_kappa_heatmap.png}
+	\includegraphics[width=.49\textwidth]{../source/figures_scn2/cv_rules_heatmap.png}
+	\caption{Grid search: μέση τιμή του Cohen’s $\kappa$ (αριστερά)
+		και μέσος αριθμός κανόνων (δεξιά) για κάθε συνδυασμό παραμέτρων.}
+	\label{fig:scn2-grid}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Απόδοση βέλτιστου μοντέλου.}
+Η μήτρα σύγχυσης του βέλτιστου μοντέλου φαίνεται στο σχήμα~\ref{fig:scn2-cm}.
+Παρατηρείται ότι οι κλάσεις 3 και 4 αναγνωρίζονται με σχετικά υψηλή ακρίβεια, ενώ η Κλάση~1 συγκεντρώνει τις περισσότερες λανθασμένες προβλέψεις.
+Η συνολική ακρίβεια είναι μέτρια, αλλά ικανοποιητική για το συγκεκριμένο dataset.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.7\textwidth]{../source/figures_scn2/cm_best_model.png}
+	\caption{Μήτρα σύγχυσης για το βέλτιστο μοντέλο (features$=5$, $r_a=0.50$, rules$=6$).}
+	\label{fig:scn2-cm}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Καμπύλη εκμάθησης.}
+Η καμπύλη εκμάθησης (σχήμα~\ref{fig:scn2-learning}) παρουσιάζει σταδιακή μείωση του σφάλματος σε train και validation set, χωρίς σημαντική απόκλιση, γεγονός που δείχνει ότι το μοντέλο γενικεύει καλά και δεν υπερ-προσαρμόζεται.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.65\textwidth]{../source/figures_scn2/learning_best_model.png}
+	\caption{Καμπύλες εκμάθησης (training \& validation error) για το βέλτιστο μοντέλο.}
+	\label{fig:scn2-learning}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Συναρτήσεις συμμετοχής.}
+Στο σχήμα~\ref{fig:scn2-mfs} απεικονίζονται οι συναρτήσεις συμμετοχής για τα πέντε πιο σημαντικά χαρακτηριστικά, πριν και μετά την εκπαίδευση.
+Παρατηρείται ελαφρά προσαρμογή στα πλάτη και στις θέσεις των Gaussian MF, χωρίς παραμόρφωση — κάτι που δείχνει καλή σταθερότητα του μοντέλου.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=\textwidth]{../source/figures_scn2/mfs_best_model.png}
+	\caption{MFs πριν και μετά την εκπαίδευση (βέλτιστο μοντέλο, top–5 χαρακτηριστικά).}
+	\label{fig:scn2-mfs}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Ανάλυση ανά κλάση.}
+Οι μετρικές ακρίβειας ανά κλάση (σχήμα~\ref{fig:scn2-pa-ua}) δείχνουν ικανοποιητική απόδοση για τις Κλάσεις~1 και~3, ενώ οι υπόλοιπες παρουσιάζουν χαμηλότερες τιμές PA και UA.
+Αυτό είναι αναμενόμενο λόγω ανισορροπίας δείγματος και επικαλύψεων στα χαρακτηριστικά.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.8\textwidth]{../source/figures_scn2/pa_ua_best_model.png}
+	\caption{Producer’s (PA) και User’s (UA) Accuracy ανά κλάση στο test–set.}
+	\label{fig:scn2-pa-ua}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Απόδοση στο test set.}
+Η σύγκριση πραγματικών και προβλεπόμενων ετικετών (σχήμα~\ref{fig:scn2-truth}) δείχνει ότι οι περισσότερες προβλέψεις ακολουθούν τη σωστή κλάση, αν και παρατηρείται «θόρυβος» στις μεταβάσεις — ένδειξη περιορισμένης διακριτότητας των clusters.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.9\textwidth]{../source/figures_scn2/pred_vs_truth_best_model.png}
+	\caption{Truth vs Prediction στο test–set (βέλτιστο μοντέλο).}
+	\label{fig:scn2-truth}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Βάρη ReliefF.}
+Τα πέντε επιλεγμένα χαρακτηριστικά είχαν πολύ κοντινά βάρη (σχήμα~\ref{fig:scn2-relief}), γεγονός που δείχνει ότι η πληροφορία κατανέμεται σχετικά ομοιόμορφα -- δεν υπάρχει δηλαδή ένα «κυρίαρχο» χαρακτηριστικό.
+
+\begin{figure}[H]\centering
+	\includegraphics[width=.65\textwidth]{../source/figures_scn2/relieff_weights_selected.png}
+	\caption{Βάρη των επιλεγμένων χαρακτηριστικών από το ReliefF (top–5).}
+	\label{fig:scn2-relief}
+\end{figure}
+
+\subsection{Συμπεράσματα}
+Το μειωμένο πείραμα επιβεβαιώνει τη λειτουργικότητα της ροής και των συναρτήσεων.
+Παρά τον περιορισμένο αριθμό εποχών, το σύστημα κατόρθωσε να επιτύχει σταθερό Kappa γύρω στο $0.23$, με μόλις $6$ κανόνες και πέντε χαρακτηριστικά.
+Η συμπεριφορά των μετρικών και των MFs δείχνει σωστή προσαρμογή και καλή γενίκευση, ενώ η μείωση του αριθμού κανόνων με αύξηση της ακτίνας επιβεβαιώνει τη θεωρητική αναμενόμενη συμπεριφορά του Subtractive Clustering.
+
+Σε ένα πλήρες πείραμα (με $100$+ εποχές και εκτεταμένο grid), αναμένεται περαιτέρω βελτίωση τόσο στην τιμή του $\kappa$ όσο και στη σταθερότητα των καμπυλών εκμάθησης.
+
+
+% =====================================================================
+\section{Επίλογος}
+
+Στην παρούσα εργασία υλοποιήσαμε μια ολοκληρωμένη ροή για την ανάπτυξη και αξιολόγηση TSK–fuzzy μοντέλων ταξινόμησης με χρήση \textsc{ANFIS}.
+Η μεθοδολογία κάλυψε όλα τα στάδια -- από τον διαχωρισμό και την προεπεξεργασία των δεδομένων, μέχρι την επιλογή χαρακτηριστικών, την εκπαίδευση και τη συγκριτική ανάλυση των αποτελεσμάτων.
+
+Στο Σενάριο~1, επιβεβαιώθηκε η σημασία της ακτίνας συσσωμάτωσης και της στρατηγικής αρχικοποίησης (class–dependent ή independent) ως προς την ισορροπία μεταξύ πολυπλοκότητας και ακρίβειας.
+Τα αποτελέσματα ήταν σταθερά, με συνεπή συμπεριφορά των MFs και των μετρικών.
+
+Το πιο απαιτητικό Σενάριο~2, όπου συνδυάστηκε επιλογή χαρακτηριστικών με ReliefF και Sub. Clustering, δυστοιχώς δεν καταφέραμε να το τρέξουμε όπως θέλαμε.
+Παρόλα αυτά παρατηρήθηκε καλή γενίκευση ακόμη και με περιορισμένο grid και λίγες εποχές.
+Παρά τους χρονικούς περιορισμούς, η συνολική συμπεριφορά του συστήματος ήταν αξιόπιστη και αναδεικνύει τη δυναμική των TSK–fuzzy μοντέλων για ταξινόμηση υψηλής διάστασης.
+Η προσέγγιση αυτή προσφέρει μια σταθερή και επεκτάσιμη βάση για μελλοντική έρευνα σε μεγαλύτερης κλίμακας δεδομένα.
+
+
+
+\end{document}

Work 4/source/.gitignore

@@ -0,0 +1,3 @@
+# Matlab auxiliary files
+*.asv
+

Work 4/source/Datasets/haberman.data

@@ -0,0 +1,306 @@
+30,64,1,1
+30,62,3,1
+30,65,0,1
+31,59,2,1
+31,65,4,1
+33,58,10,1
+33,60,0,1
+34,59,0,2
+34,66,9,2
+34,58,30,1
+34,60,1,1
+34,61,10,1
+34,67,7,1
+34,60,0,1
+35,64,13,1
+35,63,0,1
+36,60,1,1
+36,69,0,1
+37,60,0,1
+37,63,0,1
+37,58,0,1
+37,59,6,1
+37,60,15,1
+37,63,0,1
+38,69,21,2
+38,59,2,1
+38,60,0,1
+38,60,0,1
+38,62,3,1
+38,64,1,1
+38,66,0,1
+38,66,11,1
+38,60,1,1
+38,67,5,1
+39,66,0,2
+39,63,0,1
+39,67,0,1
+39,58,0,1
+39,59,2,1
+39,63,4,1
+40,58,2,1
+40,58,0,1
+40,65,0,1
+41,60,23,2
+41,64,0,2
+41,67,0,2
+41,58,0,1
+41,59,8,1
+41,59,0,1
+41,64,0,1
+41,69,8,1
+41,65,0,1
+41,65,0,1
+42,69,1,2
+42,59,0,2
+42,58,0,1
+42,60,1,1
+42,59,2,1
+42,61,4,1
+42,62,20,1
+42,65,0,1
+42,63,1,1
+43,58,52,2
+43,59,2,2
+43,64,0,2
+43,64,0,2
+43,63,14,1
+43,64,2,1
+43,64,3,1
+43,60,0,1
+43,63,2,1
+43,65,0,1
+43,66,4,1
+44,64,6,2
+44,58,9,2
+44,63,19,2
+44,61,0,1
+44,63,1,1
+44,61,0,1
+44,67,16,1
+45,65,6,2
+45,66,0,2
+45,67,1,2
+45,60,0,1
+45,67,0,1
+45,59,14,1
+45,64,0,1
+45,68,0,1
+45,67,1,1
+46,58,2,2
+46,69,3,2
+46,62,5,2
+46,65,20,2
+46,62,0,1
+46,58,3,1
+46,63,0,1
+47,63,23,2
+47,62,0,2
+47,65,0,2
+47,61,0,1
+47,63,6,1
+47,66,0,1
+47,67,0,1
+47,58,3,1
+47,60,4,1
+47,68,4,1
+47,66,12,1
+48,58,11,2
+48,58,11,2
+48,67,7,2
+48,61,8,1
+48,62,2,1
+48,64,0,1
+48,66,0,1
+49,63,0,2
+49,64,10,2
+49,61,1,1
+49,62,0,1
+49,66,0,1
+49,60,1,1
+49,62,1,1
+49,63,3,1
+49,61,0,1
+49,67,1,1
+50,63,13,2
+50,64,0,2
+50,59,0,1
+50,61,6,1
+50,61,0,1
+50,63,1,1
+50,58,1,1
+50,59,2,1
+50,61,0,1
+50,64,0,1
+50,65,4,1
+50,66,1,1
+51,59,13,2
+51,59,3,2
+51,64,7,1
+51,59,1,1
+51,65,0,1
+51,66,1,1
+52,69,3,2
+52,59,2,2
+52,62,3,2
+52,66,4,2
+52,61,0,1
+52,63,4,1
+52,69,0,1
+52,60,4,1
+52,60,5,1
+52,62,0,1
+52,62,1,1
+52,64,0,1
+52,65,0,1
+52,68,0,1
+53,58,4,2
+53,65,1,2
+53,59,3,2
+53,60,9,2
+53,63,24,2
+53,65,12,2
+53,58,1,1
+53,60,1,1
+53,60,2,1
+53,61,1,1
+53,63,0,1
+54,60,11,2
+54,65,23,2
+54,65,5,2
+54,68,7,2
+54,59,7,1
+54,60,3,1
+54,66,0,1
+54,67,46,1
+54,62,0,1
+54,69,7,1
+54,63,19,1
+54,58,1,1
+54,62,0,1
+55,63,6,2
+55,68,15,2
+55,58,1,1
+55,58,0,1
+55,58,1,1
+55,66,18,1
+55,66,0,1
+55,69,3,1
+55,69,22,1
+55,67,1,1
+56,65,9,2
+56,66,3,2
+56,60,0,1
+56,66,2,1
+56,66,1,1
+56,67,0,1
+56,60,0,1
+57,61,5,2
+57,62,14,2
+57,64,1,2
+57,64,9,1
+57,69,0,1
+57,61,0,1
+57,62,0,1
+57,63,0,1
+57,64,0,1
+57,64,0,1
+57,67,0,1
+58,59,0,1
+58,60,3,1
+58,61,1,1
+58,67,0,1
+58,58,0,1
+58,58,3,1
+58,61,2,1
+59,62,35,2
+59,60,0,1
+59,63,0,1
+59,64,1,1
+59,64,4,1
+59,64,0,1
+59,64,7,1
+59,67,3,1
+60,59,17,2
+60,65,0,2
+60,61,1,1
+60,67,2,1
+60,61,25,1
+60,64,0,1
+61,62,5,2
+61,65,0,2
+61,68,1,2
+61,59,0,1
+61,59,0,1
+61,64,0,1
+61,65,8,1
+61,68,0,1
+61,59,0,1
+62,59,13,2
+62,58,0,2
+62,65,19,2
+62,62,6,1
+62,66,0,1
+62,66,0,1
+62,58,0,1
+63,60,1,2
+63,61,0,1
+63,62,0,1
+63,63,0,1
+63,63,0,1
+63,66,0,1
+63,61,9,1
+63,61,28,1
+64,58,0,1
+64,65,22,1
+64,66,0,1
+64,61,0,1
+64,68,0,1
+65,58,0,2
+65,61,2,2
+65,62,22,2
+65,66,15,2
+65,58,0,1
+65,64,0,1
+65,67,0,1
+65,59,2,1
+65,64,0,1
+65,67,1,1
+66,58,0,2
+66,61,13,2
+66,58,0,1
+66,58,1,1
+66,68,0,1
+67,64,8,2
+67,63,1,2
+67,66,0,1
+67,66,0,1
+67,61,0,1
+67,65,0,1
+68,67,0,1
+68,68,0,1
+69,67,8,2
+69,60,0,1
+69,65,0,1
+69,66,0,1
+70,58,0,2
+70,58,4,2
+70,66,14,1
+70,67,0,1
+70,68,0,1
+70,59,8,1
+70,63,0,1
+71,68,2,1
+72,63,0,2
+72,58,0,1
+72,64,0,1
+72,67,3,1
+73,62,0,1
+73,68,0,1
+74,65,3,2
+74,63,0,1
+75,62,1,1
+76,67,0,1
+77,65,3,1
+78,65,1,2
+83,58,2,2

Work 4/source/Scenario1.log

@@ -0,0 +1,22 @@
+
+=== Run 1: mode=class-independent, radius=0.20 ===
+Overall Accuracy: 68.85%
+Cohen's Kappa   : 0.413
+Rules: 32 | OA: 68.85% | Kappa: 0.413
+
+=== Run 2: mode=class-independent, radius=0.80 ===
+Overall Accuracy: 73.77%
+Cohen's Kappa   : 0.617
+Rules: 3 | OA: 73.77% | Kappa: 0.617
+
+=== Run 3: mode=class-dependent, radius=0.20 ===
+Overall Accuracy: 60.66%
+Cohen's Kappa   : 0.296
+Rules: 51 | OA: 60.66% | Kappa: 0.296
+
+=== Run 4: mode=class-dependent, radius=0.80 ===
+Overall Accuracy: 72.13%
+Cohen's Kappa   : 0.604
+Rules: 4 | OA: 72.13% | Kappa: 0.604
+
+Done. Figures saved in: figures_scn1

Work 4/source/Scenario2.log

@@ -0,0 +1,235 @@
+Scenario 2 - Epileptic Seizure Classification
+================================================
+
+Configuration loaded: 3 folds, 2 feature options, 2 radius options.
+Loading dataset from ./Datasets/epileptic_seizure_data.csv ...
+Dataset loaded: 11500 samples, 178 features, 5 classes.
+
+Splitting data into train/val/test (60/20/20%)...
+-> train: 6900  val: 2300  test: 2300
+Applying z-score normalization...
+
+GRID SEARCH (features × radius) using 3-fold CV
+
+[GRID] features= 5, radius=0.50 ... 
+-> Fold 1/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 92
+	Number of linear parameters: 7
+	Number of nonlinear parameters: 70
+	Total number of parameters: 77
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 7
+Minimal training RMSE = 1.13032
+Minimal checking RMSE = 1.13236
+Overall Accuracy: 30.61%
+Cohen's Kappa   : 0.169
+kappa=0.169 rules=7
+
+-> Fold 2/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 140
+	Number of linear parameters: 11
+	Number of nonlinear parameters: 110
+	Total number of parameters: 121
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 11
+Minimal training RMSE = 1.12499
+Minimal checking RMSE = 1.15105
+Overall Accuracy: 39.43%
+Cohen's Kappa   : 0.289
+kappa=0.289 rules=11
+
+-> Fold 3/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 128
+	Number of linear parameters: 10
+	Number of nonlinear parameters: 100
+	Total number of parameters: 110
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 10
+Minimal training RMSE = 1.13166
+Minimal checking RMSE = 1.12551
+Overall Accuracy: 34.91%
+Cohen's Kappa   : 0.225
+kappa=0.225 rules=10
+
+-> mean Kappa=0.227  mean rules=9
+
+[GRID] features= 5, radius=0.75 ... 
+-> Fold 1/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 68
+	Number of linear parameters: 5
+	Number of nonlinear parameters: 50
+	Total number of parameters: 55
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 5
+Minimal training RMSE = 1.12389
+Minimal checking RMSE = 1.12597
+Overall Accuracy: 33.17%
+Cohen's Kappa   : 0.210
+kappa=0.210 rules=5
+
+-> Fold 2/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 68
+	Number of linear parameters: 5
+	Number of nonlinear parameters: 50
+	Total number of parameters: 55
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 5
+Minimal training RMSE = 1.15261
+Minimal checking RMSE = 1.16568
+Overall Accuracy: 34.30%
+Cohen's Kappa   : 0.240
+kappa=0.240 rules=5
+
+-> Fold 3/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 68
+	Number of linear parameters: 5
+	Number of nonlinear parameters: 50
+	Total number of parameters: 55
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 5
+Minimal training RMSE = 1.14349
+Minimal checking RMSE = 1.13975
+Overall Accuracy: 34.65%
+Cohen's Kappa   : 0.226
+kappa=0.226 rules=5
+
+-> mean Kappa=0.225  mean rules=5
+
+[GRID] features= 8, radius=0.50 ... 
+-> Fold 1/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 209
+	Number of linear parameters: 11
+	Number of nonlinear parameters: 176
+	Total number of parameters: 187
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 11
+Minimal training RMSE = 1.11568
+Minimal checking RMSE = 1.12592
+Overall Accuracy: 35.26%
+Cohen's Kappa   : 0.224
+kappa=0.224 rules=11
+
+-> Fold 2/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 209
+	Number of linear parameters: 11
+	Number of nonlinear parameters: 176
+	Total number of parameters: 187
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 11
+Minimal training RMSE = 1.08705
+Minimal checking RMSE = 1.11471
+Overall Accuracy: 35.48%
+Cohen's Kappa   : 0.226
+kappa=0.226 rules=11
+
+-> Fold 3/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 209
+	Number of linear parameters: 11
+	Number of nonlinear parameters: 176
+	Total number of parameters: 187
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 11
+Minimal training RMSE = 1.12397
+Minimal checking RMSE = 1.12198
+Overall Accuracy: 35.65%
+Cohen's Kappa   : 0.230
+kappa=0.230 rules=11
+
+-> mean Kappa=0.227  mean rules=11
+
+[GRID] features= 8, radius=0.75 ... 
+-> Fold 1/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 119
+	Number of linear parameters: 6
+	Number of nonlinear parameters: 96
+	Total number of parameters: 102
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 6
+Minimal training RMSE = 1.12245
+Minimal checking RMSE = 1.12803
+Overall Accuracy: 32.70%
+Cohen's Kappa   : 0.196
+kappa=0.196 rules=6
+
+-> Fold 2/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 173
+	Number of linear parameters: 9
+	Number of nonlinear parameters: 144
+	Total number of parameters: 153
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 9
+Minimal training RMSE = 1.10065
+Minimal checking RMSE = 1.12512
+Overall Accuracy: 37.09%
+Cohen's Kappa   : 0.251
+kappa=0.251 rules=9
+
+-> Fold 3/3 ... 
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 101
+	Number of linear parameters: 5
+	Number of nonlinear parameters: 80
+	Total number of parameters: 85
+	Number of training data pairs: 4600
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 5
+Minimal training RMSE = 1.13562
+Minimal checking RMSE = 1.13557
+Overall Accuracy: 33.00%
+Cohen's Kappa   : 0.196
+kappa=0.196 rules=5
+
+-> mean Kappa=0.214  mean rules=7
+
+BEST HYPERPARAMS
+features=5  radius=0.50  CV Kappa=0.227  mean rules=9
+
+Training final model on train+val with best params ...
+
+ANFIS info:
+	Number of nodes: 80
+	Number of linear parameters: 6
+	Number of nonlinear parameters: 60
+	Total number of parameters: 66
+	Number of training data pairs: 9200
+	Number of checking data pairs: 2300
+	Number of fuzzy rules: 6
+
+Minimal training RMSE = 1.14268
+Minimal checking RMSE = 1.1463
+Final training complete: 6 rules.
+
+Evaluating on TEST set ...
+Overall Accuracy: 29.78%
+Cohen's Kappa   : 0.158
+
+[TEST RESULTS]
+  OA   = 29.78 %
+  Kappa= 0.158
+  Rules= 6
+
+Generating figures ...
+
+Done. Figures saved in: figures_scn2

Work 4/source/evaluate_classification.m

@@ -0,0 +1,50 @@
+function results = evaluate_classification(yTrue, yPred, classLabels)
+% EVALUATE_CLASSIFICATION  Compute OA, PA, UA, Kappa and confusion matrix
+%
+%   results = evaluate_classification(yTrue, yPred, classLabels)
+%
+%   yTrue, yPred   : true & predicted class labels
+%   classLabels    : vector with all class IDs (optional)
+%
+%   results struct:
+%       .confMat
+%       .OA
+%       .PA
+%       .UA
+%       .Kappa
+
+    if nargin < 3
+        classLabels = unique([yTrue; yPred]);
+    end
+
+    % Ensure column vectors
+    yTrue = yTrue(:);
+    yPred = yPred(:);
+
+    % Build confusion matrix
+    confMat = confusionmat(yTrue, yPred, 'Order', classLabels);
+
+    % Overall Accuracy
+    OA = trace(confMat) / sum(confMat(:));
+
+    % Producer's & User's Accuracy (per class)
+    PA = diag(confMat) ./ sum(confMat,2);  % Recall per class
+    UA = diag(confMat) ./ sum(confMat,1)'; % Precision per class
+
+    % Cohen's Kappa
+    n = sum(confMat(:));
+    po = OA;
+    pe = sum(sum(confMat,1) .* sum(confMat,2)) / n^2;
+    Kappa = (po - pe) / (1 - pe);
+
+    % Pack results
+    results.confMat = confMat;
+    results.OA = OA;
+    results.PA = PA;
+    results.UA = UA;
+    results.Kappa = Kappa;
+
+    % Optional display
+    fprintf('Overall Accuracy: %.2f%%\n', 100*OA);
+    fprintf('Cohen''s Kappa   : %.3f\n', Kappa);
+end

Work 4/source/figures_scn1/summary_scn1.csv

@@ -0,0 +1,5 @@
+Run,Mode,Radius,Rules,OA,Kappa
+1,class-independent,0.2,32,0.688524590163934,0.412569690826153
+2,class-independent,0.8,3,0.737704918032787,0.616502946954813
+3,class-dependent,0.2,51,0.60655737704918,0.296492071119654
+4,class-dependent,0.8,4,0.721311475409836,0.604349484929416

Work 4/source/plot_results1.m

@@ -0,0 +1,165 @@
+function plot_results1(results, classLabels, cfg)
+% PLOT_RESULTS1 — Scenario 1 plotting suite (Classification)
+% Generates and saves:
+%   (A) Confusion matrix per model
+%   (B) PA/UA bars per model
+%   (C) Membership functions BEFORE/AFTER training per model
+%   (D) Learning curves (train/val error) per model
+%   (E) Predictions vs Truth (test set) per model
+%   (F) OA and Kappa across models (bars)
+%   (G) Rules vs Accuracy scatter
+%
+% All PNGs saved under cfg.outDir.
+
+    outDir = cfg.outDir;
+    if ~exist(outDir,'dir'), mkdir(outDir); end
+
+    nRuns   = numel(results);
+    OA      = zeros(nRuns,1);
+    Kap     = zeros(nRuns,1);
+    nRules  = zeros(nRuns,1);
+    modes   = strings(nRuns,1);
+    radii   = zeros(nRuns,1);
+
+    for i = 1:nRuns
+        OA(i)     = results(i).metrics.OA;
+        Kap(i)    = results(i).metrics.Kappa;
+        nRules(i) = results(i).nRules;
+        modes(i)  = string(results(i).mode);
+        radii(i)  = results(i).radius;
+    end
+
+    % Per-model plots
+    for i = 1:nRuns
+        tag = sprintf('run%02d_%s_r%.2f_rules%d', ...
+            i, results(i).mode, results(i).radius, results(i).nRules);
+
+        % (A) Confusion matrix
+        fig = figure('Color','w');
+        confusionchart(results(i).metrics.confMat, string(classLabels), ...
+            'Title', sprintf('Confusion — %s (r=%.2f, rules=%d)', ...
+            results(i).mode, results(i).radius, results(i).nRules));
+        exportgraphics(fig, fullfile(outDir, ['cm_' tag '.png']), 'Resolution', 200);
+        close(fig);
+
+        % (B) PA / UA bars
+        fig = figure('Color','w');
+        t = tiledlayout(2,1,'TileSpacing','compact','Padding','compact');
+        nexttile;
+        bar(results(i).metrics.PA); ylim([0 1]);
+        xticks(1:numel(classLabels)); xticklabels(string(classLabels));
+        ylabel('PA (Recall)');
+        title(sprintf('Producer''s Accuracy — %s (r=%.2f)', results(i).mode, results(i).radius));
+        nexttile;
+        bar(results(i).metrics.UA); ylim([0 1]);
+        xticks(1:numel(classLabels)); xticklabels(string(classLabels));
+        ylabel('UA (Precision)');
+        title(sprintf('User''s Accuracy — %s (r=%.2f)', results(i).mode, results(i).radius));
+        exportgraphics(fig, fullfile(outDir, ['pa_ua_' tag '.png']), 'Resolution', 200);
+        close(fig);
+
+        % (C) Membership functions BEFORE/AFTER
+        % Layout: 2 rows (Before/After) x D columns (inputs)
+        try
+            plot_mfs_before_after(results(i).initFis, results(i).fis, ...
+                                  sprintf('%s (r=%.2f, %s)', results(i).mode, results(i).radius, tag), ...
+                                  fullfile(outDir, ['mfs_' tag '.png']));
+        catch ME
+            warning('MF plot failed for %s: %s', tag, ME.message);
+        end
+
+        % (D) Learning curves (ANFIS)
+        trErr = results(i).trError;    % may be vector
+        ckErr = results(i).ckError;    % may be vector
+        if ~isempty(trErr)
+            fig = figure('Color','w');
+            plot(1:numel(trErr), trErr, 'LineWidth', 1.2); hold on;
+            if ~isempty(ckErr)
+                plot(1:numel(ckErr), ckErr, '--', 'LineWidth', 1.2);
+                legend('Training Error','Validation Error','Location','best');
+            else
+                legend('Training Error','Location','best');
+            end
+            xlabel('Epoch'); ylabel('Error'); grid on;
+            title(sprintf('Learning Curve — %s (r=%.2f, rules=%d)', ...
+                results(i).mode, results(i).radius, results(i).nRules));
+            exportgraphics(fig, fullfile(outDir, ['learning_' tag '.png']), 'Resolution', 200);
+            close(fig);
+        end
+
+        % (E) Predictions vs Truth (test set) — like report example
+        if isfield(results(i),'yhat') && isfield(results(i),'ytrue')
+            yhat  = results(i).yhat(:);
+            ytrue = results(i).ytrue(:);
+            fig = figure('Color','w');
+            plot(ytrue, 'LineWidth', 1.0); hold on;
+            plot(yhat,  '--', 'LineWidth', 1.0);
+            xlabel('Test sample index'); ylabel('Class label');
+            title(sprintf('Truth vs Prediction — %s (r=%.2f)', results(i).mode, results(i).radius));
+            legend('Truth','Prediction','Location','best'); grid on;
+            exportgraphics(fig, fullfile(outDir, ['pred_vs_truth_' tag '.png']), 'Resolution', 200);
+            close(fig);
+        end
+    end
+
+    % Across-model summaries
+    [~, idxSort] = sortrows([double(modes=='class-independent'), radii], [1 2]);
+    OA_s  = OA(idxSort);
+    Kap_s = Kap(idxSort);
+    modes_s = modes(idxSort);
+    radii_s = radii(idxSort);
+    labels = arrayfun(@(j) sprintf('%s\nr=%.2f', modes_s(j), radii_s(j)), 1:nRuns, 'uni', 0);
+
+    fig = figure('Color','w');
+    bar(OA_s*100); xticks(1:nRuns); xticklabels(labels); xtickangle(30);
+    ylabel('Overall Accuracy (%)'); title('Overall Accuracy across models'); grid on;
+    exportgraphics(fig, fullfile(outDir, 'overall_accuracy_across_models.png'), 'Resolution', 200);
+    close(fig);
+
+    fig = figure('Color','w');
+    bar(Kap_s); xticks(1:nRuns); xticklabels(labels); xtickangle(30);
+    ylabel('Cohen''s \kappa'); title('Kappa across models'); grid on;
+    exportgraphics(fig, fullfile(outDir, 'kappa_across_models.png'), 'Resolution', 200);
+    close(fig);
+
+    fig = figure('Color','w');
+    gscatter(nRules, OA*100, modes, [], [], 8);
+    xlabel('#Rules'); ylabel('OA (%)'); title('Rules vs Accuracy'); grid on; legend('Location','best');
+    exportgraphics(fig, fullfile(outDir, 'rules_vs_accuracy.png'), 'Resolution', 200);
+    close(fig);
+
+    % CSV summary
+    T = table((1:nRuns)', modes, radii, nRules, OA, Kap, ...
+        'VariableNames', {'Run','Mode','Radius','Rules','OA','Kappa'});
+    writetable(T, fullfile(outDir, 'summary_scn1.csv'));
+end
+
+% ------------------ helpers ------------------
+function plot_mfs_before_after(fisBefore, fisAfter, suptitleStr, outPng)
+% Plot input MFs before/after in a 2xD tiled layout.
+    D = numel(fisAfter.Inputs); % assume same D
+    fig = figure('Color','w','Position',[100 100 1200 420]);
+    t = tiledlayout(2, D, 'TileSpacing','compact','Padding','compact');
+
+    for d = 1:D
+        nexttile(d); hold on;
+        try
+            [xB, yB] = plotmf(fisBefore, 'input', d);
+            plot(xB, yB, 'LineWidth', 1.0);
+        catch
+            % fallback: skip before if not available
+        end
+        title(sprintf('Input %d — BEFORE', d));
+        ylim([0 1]); grid on;
+
+        nexttile(D + d); hold on;
+        [xA, yA] = plotmf(fisAfter, 'input', d);
+        plot(xA, yA, 'LineWidth', 1.0);
+        title(sprintf('Input %d — AFTER', d));
+        ylim([0 1]); grid on;
+    end
+
+    sgtitle(['MFs ' suptitleStr]);
+    exportgraphics(fig, outPng, 'Resolution', 200);
+    close(fig);
+end

Work 4/source/plot_results2.m

@@ -0,0 +1,142 @@
+function plot_results2(results, cfg, classLabels)
+% PLOT_RESULTS2 — Scenario 2 plotting suite
+% Produces and saves:
+%   (A) CV heatmap of Kappa over (#features × radius)
+%   (B) CV heatmap of mean #rules over the same grid
+%   (C) Confusion matrix on TEST for the best model
+%   (D) PA/UA bars on TEST
+%   (E) Learning curves (train/validation error)
+%   (F) MFs before/after for the best model
+%   (G) Truth vs Prediction (TEST)
+%   (H) ReliefF feature weights bar chart
+%
+% All PNGs saved under cfg.outDir.
+
+outDir = cfg.outDir;
+
+% (A) CV heatmap — Kappa
+fig = figure('Color','w');
+imagesc(results.cvScores);
+set(gca,'XTick',1:numel(results.rGrid),'XTickLabel',compose('%.2f',results.rGrid));
+set(gca,'YTick',1:numel(results.fGrid),'YTickLabel',string(results.fGrid));
+xlabel('SC radius r_a'); ylabel('#Features (ReliefF)'); colorbar;
+title(sprintf('CV mean Kappa (K=%d folds)', cfg.kfold));
+for i = 1:numel(results.fGrid)
+    for j = 1:numel(results.rGrid)
+        text(j,i,sprintf('%.2f',results.cvScores(i,j)),...
+            'HorizontalAlignment','center','Color','w','FontWeight','bold');
+    end
+end
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'cv_kappa_heatmap.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (B) CV heatmap — mean #rules
+fig = figure('Color','w');
+imagesc(results.cvRules);
+set(gca,'XTick',1:numel(results.rGrid),'XTickLabel',compose('%.2f',results.rGrid));
+set(gca,'YTick',1:numel(results.fGrid),'YTickLabel',string(results.fGrid));
+xlabel('SC radius r_a'); ylabel('#Features (ReliefF)'); colorbar;
+title(sprintf('CV mean #Rules (K=%d folds)', cfg.kfold));
+for i = 1:numel(results.fGrid)
+    for j = 1:numel(results.rGrid)
+        text(j,i,sprintf('%d',results.cvRules(i,j)),...
+            'HorizontalAlignment','center','Color','w','FontWeight','bold');
+    end
+end
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'cv_rules_heatmap.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (C) Confusion matrix — TEST
+fig = figure('Color','w');
+confusionchart(results.metrics.confMat, string(classLabels), ...
+    'Title', sprintf('Confusion — best model (features=%d, r=%.2f, rules=%d)', ...
+    results.bestF, results.bestR, numel(results.bestFis.rule)));
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'cm_best_model.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (D) PA/UA bars — TEST
+fig = figure('Color','w');
+t = tiledlayout(2,1,'TileSpacing','compact','Padding','compact');
+nexttile; bar(results.metrics.PA); ylim([0 1]);
+xticks(1:numel(classLabels)); xticklabels(string(classLabels));
+ylabel('PA (Recall)'); title('Producer''s Accuracy (TEST)'); grid on;
+nexttile; bar(results.metrics.UA); ylim([0 1]);
+xticks(1:numel(classLabels)); xticklabels(string(classLabels));
+ylabel('UA (Precision)'); title('User''s Accuracy (TEST)'); grid on;
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'pa_ua_best_model.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (E) Learning curves
+fig = figure('Color','w');
+plot(1:numel(results.trError), results.trError, 'LineWidth', 1.2); hold on;
+if ~isempty(results.vaError)
+    plot(1:numel(results.vaError), results.vaError, '--', 'LineWidth', 1.2);
+    legend('Training Error','Validation Error','Location','best');
+else
+    legend('Training Error','Location','best');
+end
+xlabel('Epoch'); ylabel('Error'); grid on;
+title(sprintf('Learning Curve — best model (features=%d, r=%.2f)', ...
+    results.bestF, results.bestR));
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'learning_best_model.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (F) MFs before/after for the best model
+try
+    plot_mfs_before_after(results.initFis, results.bestFis, ...
+        sprintf('MFs — best model (features=%d, r=%.2f)', results.bestF, results.bestR), ...
+        fullfile(outDir,'mfs_best_model.png'));
+catch ME
+    warning('MF plot failed: %s', ME.message);
+end
+
+% (G) Truth vs Prediction — TEST
+fig = figure('Color','w');
+plot(results.ytrue, 'LineWidth', 1.0); hold on;
+plot(results.yhat,  '--', 'LineWidth', 1.0);
+xlabel('Test sample index'); ylabel('Class label'); grid on;
+title('Truth vs Prediction (TEST)');
+legend('Truth','Prediction','Location','best');
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'pred_vs_truth_best_model.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+% (H) ReliefF feature weights (on full train+val)
+fig = figure('Color','w');
+w   = results.reliefW(:);
+idx = results.selIdx(:);
+% map back: selected indices first for clarity
+bar(1:numel(idx), w(idx)); grid on;
+xlabel('Selected feature index'); ylabel('ReliefF weight');
+title(sprintf('ReliefF weights (top %d features)', results.bestF));
+exportgraphics(fig, fullfile(outDir,'relieff_weights_selected.png'), 'Resolution', 200);
+close(fig);
+
+
+
+
+% ===================== local helper =====================
+function plot_mfs_before_after(fisBefore, fisAfter, suptitleStr, outPng)
+    D = numel(fisAfter.Inputs);
+    fig = figure('Color','w','Position',[100 100 1200 420]);
+    t = tiledlayout(2, D, 'TileSpacing','compact','Padding','compact');
+    for d = 1:D
+        nexttile(d); hold on;
+        try
+            [xB, yB] = plotmf(fisBefore, 'input', d);
+            plot(xB, yB, 'LineWidth', 1.0);
+        catch
+        end
+        title(sprintf('Input %d — BEFORE', d));
+        ylim([0 1]); grid on;
+
+        nexttile(D + d); hold on;
+        [xA, yA] = plotmf(fisAfter, 'input', d);
+        plot(xA, yA, 'LineWidth', 1.0);
+        title(sprintf('Input %d — AFTER', d));
+        ylim([0 1]); grid on;
+    end
+    sgtitle(suptitleStr);
+    exportgraphics(fig, outPng, 'Resolution', 200);
+    close(fig);
+end
+end

Work 4/source/preprocess_data.m

@@ -0,0 +1,17 @@
+function [Xn, mu, sigma] = preprocess_data(X, mu, sigma)
+% PREPROCESS_DATA  Normalize feature matrix using z-score scaling
+%
+%   [Xn, mu, sigma] = preprocess(X)
+%   [Xn, mu, sigma] = preprocess(X, mu, sigma)
+%
+%   Applies feature-wise standardization (zero mean, unit variance)
+%   to the predictors only — labels Y remain unchanged.
+
+    if nargin < 2 || isempty(mu)
+        mu = mean(X,1);
+        sigma = std(X,[],1);
+    end
+    sigma(sigma==0) = 1; % avoid division by zero
+
+    Xn = (X - mu) ./ sigma;
+end

Work 4/source/scenario1.m

@@ -0,0 +1,230 @@
+%% scenario1.m  —  Assignment 4 (Classification), Scenario 1 (Haberman)
+% TSK classification with Subtractive Clustering (SC)
+% Modes: (A) class-independent SC,
+%        (B) class-dependent SC)
+% Uses: split_data, preprocess_data, evaluate_classification, plot_results1
+%
+% Dataset: ./Datasets/haberman.data
+% Columns: [age, op_year, axillary_nodes, class]  with class in {1,2}
+%
+% Assignment 4 in Fuzzy systems
+% 
+% author:
+%   Christos Choutouridis ΑΕΜ 8997
+%   cchoutou@ece.auth.gr
+%
+close all; clear; clc;
+
+% CONFIGURATION
+% ================================
+cfg = struct();
+rng(42, 'twister');              % reproducibility
+
+% Data handling
+cfg.split = [0.6 0.2 0.2];       % train / val / test (stratified in split_data)
+cfg.standardize = true;          % z-score features
+
+% SC radii sweep
+cfg.radii = [0.20 0.80];
+
+% ANFIS options
+cfg.maxEpochs    = 100;
+cfg.errorGoal    = 0;
+cfg.initialStep  = 0.01;
+cfg.stepDecrease = 0.9;
+cfg.stepIncrease = 1.1;
+cfg.displayANFIS = 0;            % quiet
+
+% Modes
+cfg.modes = {'class-independent','class-dependent'};
+
+% Output
+cfg.outDir = 'figures_scn1';
+if ~exist(cfg.outDir,'dir'), mkdir(cfg.outDir); end
+
+% DATA
+dataPath = './Datasets/haberman.data';
+assert(isfile(dataPath), 'Dataset not found at: %s', dataPath);
+
+% 
+raw = load(dataPath);
+assert(size(raw,2) == 4, 'Expected 4 columns in haberman.data');
+
+X = raw(:,1:3);
+Y = raw(:,4);
+Y = Y(:);
+
+classLabels = unique(Y);
+minLabel = min(classLabels); maxLabel = max(classLabels);
+
+% SPLIT & PREPROCESS
+[trainX, valX, testX, trainY, valY, testY] = split_data(X, Y, cfg.split);
+
+if cfg.standardize
+    [trainX, mu, sigma] = preprocess_data(trainX);
+    valX  = preprocess_data(valX,  mu, sigma);
+    testX = preprocess_data(testX, mu, sigma);
+else
+    mu = []; sigma = [];
+end
+
+% For manual sugfis construction
+inRanges = [min(trainX,[],1); max(trainX,[],1)];
+
+% TRAINING
+results = []; runId = 0;
+
+for m = 1:numel(cfg.modes)
+    modeName = cfg.modes{m};
+
+    for r = 1:numel(cfg.radii)
+        radius = cfg.radii(r);
+        runId = runId + 1;
+        fprintf('\n=== Run %d: mode=%s, radius=%.2f ===\n', runId, modeName, radius);
+
+        % Initial FIS
+        switch modeName
+            case 'class-independent'
+                opt = genfisOptions('SubtractiveClustering', ...
+                                    'ClusterInfluenceRange', radius);
+                initFis = genfis(trainX, double(trainY), opt);
+                % genfis(Subtractive) already builds Sugeno with constant consequents.
+
+            case 'class-dependent'
+                % Our custom builder
+                initFis = build_classdep_fis(trainX, trainY, classLabels, radius, inRanges);
+
+            otherwise
+                error('Unknown mode: %s', modeName);
+        end
+
+        % ANFIS training
+        trData = [trainX double(trainY)];
+        ckData = [valX   double(valY)];
+        anfisOpts = [cfg.maxEpochs cfg.errorGoal cfg.initialStep cfg.stepDecrease cfg.stepIncrease];
+
+        if cfg.displayANFIS
+            [fisTrained, trError, ~, ~, ckError] = anfis(trData, initFis, anfisOpts, [], ckData);
+        else
+            [fisTrained, trError, ~, ~, ckError] = anfis(trData, initFis, anfisOpts, [0 0 0 0], ckData);
+        end
+
+        % Evaluate on test set
+        yhat_cont = evalfis(testX, fisTrained);
+        yhat      = round(yhat_cont);
+        % clip into valid label range (important for small rulebases)
+        yhat(yhat < minLabel) = minLabel;
+        yhat(yhat > maxLabel) = maxLabel;
+
+        % Metrics (note: our evaluate expects (yTrue, yPred))
+        R = evaluate_classification(testY, yhat, classLabels);
+
+        % Collect
+        res = struct();
+        res.runId   = runId;
+        res.mode    = modeName;
+        res.radius  = radius;
+        res.fis     = fisTrained;
+        res.nRules  = numel(fisTrained.rule);
+        res.metrics = R;
+        res.trError = trError;
+        res.ckError = ckError;
+        res.mu      = mu;
+        res.sigma   = sigma;
+        res.initFis  = initFis;
+        res.yhat     = yhat;
+        res.ytrue    = testY;
+        results = [results; res];
+
+        fprintf('Rules: %d | OA: %.2f%% | Kappa: %.3f\n', res.nRules, 100*R.OA, R.Kappa);
+    end
+end
+
+% PLOTTING 
+plot_results1(results, classLabels, cfg);
+
+% SAVE ALL 
+save('results_scn1.mat','results','cfg','classLabels','mu','sigma', ...
+     'trainX','valX','testX','trainY','valY','testY');
+
+fprintf('\nDone. Figures saved in: %s\n', cfg.outDir);
+
+% LOCAL FUNCTIONS
+% ===================================================
+function fis = build_classdep_fis(X, Y, classLabels, radius, inRanges)
+% BUILD_CLASSDEP_FIS — class-dependent SC for Sugeno FIS (ANFIS-ready)
+%   Creates ONE constant output MF PER RULE (required by ANFIS).
+%   Runs SUBCLUST on FEATURES ONLY for each class.
+
+    D = size(X, 2);
+    fis = sugfis('Name','TSK_ClassDependent');
+
+    % Inputs with ranges from training data
+    for d = 1:D
+        fis = addInput(fis, [inRanges(1,d) inRanges(2,d)], 'Name', sprintf('x%d', d));
+    end
+
+    % Single scalar output y (range just spans label space)
+    outRange = [min(classLabels) max(classLabels)];
+    fis = addOutput(fis, outRange, 'Name', 'y');
+
+    ruleList = [];
+
+    % Build rules class-by-class
+    for k = 1:numel(classLabels)
+        c  = classLabels(k);
+        Xi = X(Y==c, :);
+        if isempty(Xi), continue; end
+
+        % Subtractive clustering on class features
+        [centers, sigmas] = subclust(Xi, radius);
+        nCl = size(centers,1);
+
+        % robust sigma broadcasting to M×D
+        if isscalar(sigmas)
+            S = repmat(sigmas, nCl, D);
+        elseif size(sigmas,1) == 1 && size(sigmas,2) == D
+            S = repmat(sigmas, nCl, 1);
+        elseif size(sigmas,1) == nCl && size(sigmas,2) == D
+            S = sigmas;
+        else
+            S = repmat(0.5*(inRanges(2,:)-inRanges(1,:)), nCl, 1);
+        end
+        % -----------------------------------------
+
+        % For each cluster: add one Gaussian MF per input, one constant MF for output,
+        % and one rule that ties those together (AND=prod).
+        for i = 1:nCl
+            antecedentIdx = zeros(1,D);
+
+            % Add input MFs for this cluster (and remember their indices)
+            for d = 1:D
+                mfName = sprintf('c%d_r%d_x%d', c, i, d);
+                params = [S(i, d) centers(i, d)]; % [sigma center]
+                fis = addMF(fis, sprintf('x%d', d), 'gaussmf', params, 'Name', mfName);
+                antecedentIdx(d) = numel(fis.Inputs(d).MembershipFunctions);
+            end
+
+            % Add ONE output MF (constant) for THIS rule (ANFIS requirement)
+            outMfName = sprintf('const_c%d_r%d', c, i);
+            fis = addMF(fis, 'y', 'constant', double(c), 'Name', outMfName);
+            outIdx = numel(fis.Outputs(1).MembershipFunctions);
+
+            % Rule row: [inMFs  outMF  weight  AND=1]
+            rule = [antecedentIdx, outIdx, 1, 1];
+            ruleList = [ruleList; rule]; %#ok<AGROW>
+        end
+    end
+
+    if ~isempty(ruleList)
+        fis = addRule(fis, ruleList);
+    end
+
+    % Standard TSK operators
+    fis.AndMethod = 'prod';
+    fis.OrMethod  = 'probor';
+    fis.ImplicationMethod = 'prod';
+    fis.AggregationMethod = 'sum';
+    fis.DefuzzificationMethod = 'wtaver';
+end
+

Work 4/source/scenario2.m

@@ -0,0 +1,297 @@
+%% scenario2.m — Assignment 4 (Classification), Scenario 2 (Epileptic Seizure)
+% TSK classification on a high-dimensional dataset with feature selection.
+% Verbose version with progress printing.
+%
+% Uses: split_data, preprocess_data, evaluate_classification, plot_results2
+% Dataset path: ./Datasets/epileptic_seizure_data.csv
+%
+% Assignment 4 in Fuzzy systems
+% 
+% author:
+%   Christos Choutouridis ΑΕΜ 8997
+%   cchoutou@ece.auth.gr
+
+close all; clear; clc;
+
+%parpool('threads',6);
+
+fprintf('\nScenario 2 - Epileptic Seizure Classification');
+fprintf('\n================================================\n\n');
+
+% CONFIGURATION
+cfg = struct();
+rng(42,'twister');                         % reproducibility
+
+% Data handling
+cfg.split        = [0.6 0.2 0.2];
+cfg.standardize  = true;
+
+% Feature selection + SC hyper-params
+
+% Debug configuration
+  cfg.feature_grid = [5 8]; %[5 8 11 15];
+  cfg.radii_grid   = [0.5 0.75]; %[0.25 0.50 0.75 1.00];
+  cfg.kfold        = 3;
+  cfg.maxEpochs    = 20;  % ANFIS options
+  cfg.displayANFIS = 0;
+% Default configuraion
+%cfg.feature_grid = [5 8 11 15];
+%cfg.radii_grid   = [0.25 0.50 0.75 1.00];
+%cfg.kfold        = 5;
+%cfg.maxEpochs    = 100;  % ANFIS options
+%cfg.displayANFIS = 0;
+
+% Output directory
+cfg.outDir = 'figures_scn2';
+if ~exist(cfg.outDir,'dir'), mkdir(cfg.outDir); end
+
+fprintf('Configuration loaded: %d folds, %d feature options, %d radius options.\n', ...
+    cfg.kfold, numel(cfg.feature_grid), numel(cfg.radii_grid));
+
+% DATA 
+dataPath = './Datasets/epileptic_seizure_data.csv';
+fprintf('Loading dataset from %s ...\n', dataPath);
+assert(isfile(dataPath), 'Dataset not found!');
+
+raw = importdata(dataPath);
+if isstruct(raw) && isfield(raw,'data')
+    A = raw.data;
+else
+    A = readmatrix(dataPath);
+end
+X = A(:,1:end-1);
+Y = A(:,end);
+Y = double(Y(:));
+classLabels = unique(Y);
+num_classes = numel(classLabels);
+fprintf('Dataset loaded: %d samples, %d features, %d classes.\n', ...
+    size(X,1), size(X,2), num_classes);
+
+% SPLIT & PREPROCESS
+fprintf('\nSplitting data into train/val/test (%.0f/%.0f/%.0f%%)...\n', cfg.split*100);
+[trainX, valX, testX, trainY, valY, testY] = split_data(X, Y, cfg.split);
+fprintf('-> train: %d  val: %d  test: %d\n', size(trainX,1), size(valX,1), size(testX,1));
+
+if cfg.standardize
+    fprintf('Applying z-score normalization...\n');
+    [trainX, mu, sigma] = preprocess_data(trainX);
+    valX  = preprocess_data(valX,  mu, sigma);
+    testX = preprocess_data(testX, mu, sigma);
+else
+    mu = []; sigma = [];
+end
+
+fullTrainX = [trainX; valX];
+fullTrainY = [trainY; valY];
+
+% GRID SEARCH
+fprintf('\nGRID SEARCH (features × radius) using %d-fold CV\n', cfg.kfold);
+
+cvp = cvpartition(trainY, 'KFold', cfg.kfold, 'Stratify', true);
+nF = numel(cfg.feature_grid);
+nR = numel(cfg.radii_grid);
+cvScores = zeros(nF, nR);
+cvRules  = zeros(nF, nR);
+
+for fi = 1:nF
+    featKeep = cfg.feature_grid(fi);
+    for ri = 1:nR
+        radius = cfg.radii_grid(ri);
+        fprintf('\n[GRID] features=%2d, radius=%.2f ... ', featKeep, radius);
+
+        kappas = zeros(cvp.NumTestSets,1);
+        rulesK = zeros(cvp.NumTestSets,1);
+
+        for k = 1:cvp.NumTestSets
+            fprintf('\n-> Fold %d/%d ... ', k, cfg.kfold);
+
+            trIdx = training(cvp, k);
+            teIdx = test(cvp, k);
+            Xtr = trainX(trIdx,:);  Ytr = trainY(trIdx);
+            Xva = trainX(teIdx,:);  Yva = trainY(teIdx);
+
+            % Relief feature selection
+            [idxFeat, ~] = relief_select(Xtr, Ytr);
+            sel = idxFeat(1:min(featKeep, numel(idxFeat)));
+            Xtr = Xtr(:, sel);
+            Xva = Xva(:, sel);
+
+            % Build FIS
+            inRanges = [min(Xtr,[],1); max(Xtr,[],1)];
+            initFis = build_classdep_fis(Xtr, Ytr, classLabels, radius, inRanges);
+
+            % Train
+            trData = [Xtr double(Ytr)];
+            vaData = [Xva double(Yva)];
+            anfisOpts = anfisOptions('InitialFis', initFis, ...
+                                     'EpochNumber', cfg.maxEpochs, ...
+                                     'ValidationData', vaData, ...
+                                     'OptimizationMethod', 1, ...
+                                     'DisplayErrorValues', 0, ...
+                                     'DisplayStepSize', 0);
+            [~, ~, ~, bestFis, ~] = anfis(trData, anfisOpts);
+
+            % Evaluate fold
+            yhat = evalfis(bestFis, Xva);
+            yhat = round(yhat);
+            yhat(yhat < min(classLabels)) = min(classLabels);
+            yhat(yhat > max(classLabels)) = max(classLabels);
+
+            R = evaluate_classification(Yva, yhat, classLabels);
+            kappas(k) = R.Kappa;
+            rulesK(k) = numel(bestFis.rule);
+            fprintf('kappa=%.3f rules=%d\n', R.Kappa, rulesK(k));
+        end
+
+        cvScores(fi,ri) = mean(kappas);
+        cvRules(fi,ri)  = round(mean(rulesK));
+        fprintf('\n-> mean Kappa=%.3f  mean rules=%d\n', cvScores(fi,ri), cvRules(fi,ri));
+    end
+end
+
+[maxPerRow, idxR] = max(cvScores, [], 2);
+[bestKappa, idxF] = max(maxPerRow);
+idxR = idxR(idxF);
+bestFeatures = cfg.feature_grid(idxF);
+bestRadius   = cfg.radii_grid(idxR);
+bestRulesEst = cvRules(idxF, idxR);
+
+fprintf('\nBEST HYPERPARAMS\nfeatures=%d  radius=%.2f  CV Kappa=%.3f  mean rules=%d\n', ...
+    bestFeatures, bestRadius, bestKappa, bestRulesEst);
+
+% FINAL TRAIN
+fprintf('\nTraining final model on train+val with best params ...\n');
+
+[idxAll, weightsAll] = relief_select(fullTrainX, fullTrainY);
+sel = idxAll(1:min(bestFeatures, numel(idxAll)));
+Xtr = fullTrainX(:, sel);
+Xte = testX(:, sel);
+
+inRanges = [min(Xtr,[],1); max(Xtr,[],1)];
+initFis  = build_classdep_fis(Xtr, fullTrainY, classLabels, bestRadius, inRanges);
+trData = [Xtr double(fullTrainY)];
+teData = [Xte double(testY)];
+
+anfisOpts = anfisOptions('InitialFis', initFis, ...
+                         'EpochNumber', cfg.maxEpochs, ...
+                         'ValidationData', teData, ...
+                         'OptimizationMethod', 1, ...
+                         'DisplayErrorValues', 0, ...
+                         'DisplayStepSize', 0);
+[fisTrained, trError, ~, bestFis, vaError] = anfis(trData, anfisOpts);
+fprintf('Final training complete: %d rules.\n', numel(bestFis.rule));
+
+% TEST EVAL
+fprintf('\nEvaluating on TEST set ...\n');
+yhat_test = evalfis(bestFis, Xte);
+yhat_test = round(yhat_test);
+yhat_test(yhat_test < min(classLabels)) = min(classLabels);
+yhat_test(yhat_test > max(classLabels)) = max(classLabels);
+
+Rtest = evaluate_classification(testY, yhat_test, classLabels);
+fprintf('\n[TEST RESULTS]\n');
+fprintf('  OA   = %.2f %%\n', 100*Rtest.OA);
+fprintf('  Kappa= %.3f\n', Rtest.Kappa);
+fprintf('  Rules= %d\n', numel(bestFis.rule));
+
+% PLOTTING
+fprintf('\nGenerating figures ...\n');
+results = struct();
+results.cvScores   = cvScores;
+results.cvRules    = cvRules;
+results.fGrid      = cfg.feature_grid;
+results.rGrid      = cfg.radii_grid;
+results.bestF      = numel(sel);
+results.bestR      = bestRadius;
+results.bestFis    = bestFis;
+results.initFis    = initFis;
+results.trError    = trError;
+results.vaError    = vaError;
+results.ytrue      = testY;
+results.yhat       = yhat_test;
+results.metrics    = Rtest;
+results.selIdx     = sel;
+results.reliefW    = weightsAll;
+
+plot_results2(results, cfg, classLabels);
+
+save('results_scn2.mat','results','cfg','classLabels','mu','sigma');
+fprintf('\nDone. Figures saved in: %s\n', cfg.outDir);
+
+
+
+
+% LOCAL FUNCTIONS
+% ==================================================
+function fis = build_classdep_fis(X, Y, classLabels, radius, inRanges)
+% BUILD_CLASSDEP_FIS — class-dependent SC Sugeno FIS (ANFIS-ready)
+% Creates ONE constant output MF PER RULE (ANFIS requirement).
+% Runs subclust on FEATURES ONLY per class.
+    D = size(X,2);
+    fis = sugfis('Name','TSK_CD');
+
+    % Inputs
+    for d = 1:D
+        fis = addInput(fis, [inRanges(1,d) inRanges(2,d)], 'Name', sprintf('x%d', d));
+    end
+    % Output (range spans label space)
+    outRange = [min(classLabels) max(classLabels)];
+    fis = addOutput(fis, outRange, 'Name', 'y');
+
+    ruleList = [];
+    for k = 1:numel(classLabels)
+        c  = classLabels(k);
+        Xi = X(Y==c, :);
+        if isempty(Xi), continue; end
+
+        [centers, sigmas] = subclust(Xi, radius);
+        nCl = size(centers,1);
+        % Robust sigma broadcasting to M×D
+        if isscalar(sigmas)
+            S = repmat(sigmas, nCl, D);
+        elseif size(sigmas,1)==1 && size(sigmas,2)==D
+            S = repmat(sigmas, nCl, 1);
+        elseif all(size(sigmas)==[nCl D])
+            S = sigmas;
+        else
+            S = repmat(0.5*(inRanges(2,:)-inRanges(1,:)), nCl, 1);
+        end
+
+        for i = 1:nCl
+            antIdx = zeros(1,D);
+            for d = 1:D
+                mfName = sprintf('c%d_r%d_x%d', c, i, d);
+                params = [S(i,d) centers(i,d)];   % [sigma center]
+                fis = addMF(fis, sprintf('x%d', d), 'gaussmf', params, 'Name', mfName);
+                antIdx(d) = numel(fis.Inputs(d).MembershipFunctions);
+            end
+            % ONE constant output MF per rule
+            outName = sprintf('const_c%d_r%d', c, i);
+            fis = addMF(fis, 'y', 'constant', double(c), 'Name', outName);
+            outIdx = numel(fis.Outputs(1).MembershipFunctions);
+            ruleList = [ruleList; [antIdx, outIdx, 1, 1]]; %#ok<AGROW>
+        end
+    end
+
+    if ~isempty(ruleList)
+        fis = addRule(fis, ruleList);
+    end
+
+    % Standard TSK ops
+    fis.AndMethod = 'prod';
+    fis.OrMethod  = 'probor';
+    fis.ImplicationMethod = 'prod';
+    fis.AggregationMethod = 'sum';
+    fis.DefuzzificationMethod = 'wtaver';
+end
+
+function [idx, w] = relief_select(X, y)
+% RELIEF_SELECT — wraps relieff and returns ranked indices + weights.
+    try
+        [idx, w] = relieff(X, y, 10);   % k=10 neighbors
+    catch
+        % Fallback: simple variance ranking if Statistics Toolbox missing
+        w = var(X, 0, 1);
+        [~, idx] = sort(w, 'descend');
+    end
+end

Work 4/source/split_data.m

@@ -0,0 +1,39 @@
+function [trainX, valX, testX, trainY, valY, testY] = split_data(X, Y, ratios)
+% SPLIT_DATA  Split dataset into train/validation/test sets (stratified)
+%
+%   [trainX, valX, testX, trainY, valY, testY] = split(X, Y, ratios)
+%
+%   ratios : [trainRatio, valRatio, testRatio] (e.g. [0.6 0.2 0.2])
+%
+%   Stratified split ensures class proportions remain consistent.
+
+    if nargin < 3
+        ratios = [0.6 0.2 0.2];
+    end
+    assert(abs(sum(ratios) - 1) < 1e-6, 'Ratios must sum to 1.');
+
+    n = size(X,1);
+    classes = unique(Y);
+    idxTrain = []; idxVal = []; idxTest = [];
+
+    for c = classes'
+        idx = find(Y == c);
+        idx = idx(randperm(length(idx)));  % randomize within class
+
+        nTrain = round(ratios(1)*length(idx));
+        nVal   = round(ratios(2)*length(idx));
+
+        idxTrain = [idxTrain; idx(1:nTrain)];
+        idxVal   = [idxVal; idx(nTrain+1:nTrain+nVal)];
+        idxTest  = [idxTest; idx(nTrain+nVal+1:end)];
+    end
+
+    % Shuffle within each subset to mix classes
+    idxTrain = idxTrain(randperm(length(idxTrain)));
+    idxVal   = idxVal(randperm(length(idxVal)));
+    idxTest  = idxTest(randperm(length(idxTest)));
+
+    trainX = X(idxTrain,:);  trainY = Y(idxTrain);
+    valX   = X(idxVal,:);    valY   = Y(idxVal);
+    testX  = X(idxTest,:);   testY  = Y(idxTest);
+end