代码实现:读入 PCA 降维后的二维鸢尾花数据集,不用调库的方式而是按 Kmeans 算法描述的过程完成数据集的聚类处理(取 K=2)(注意: 不得直接调用 sklearn 或其他库中的 Kmeans 或类似的类和函数),并输出聚类 结果(各样本的所属簇编号,以及各簇的聚类中心向量)调用 matplotlib 的 scatter 函数将聚类后各样本以及聚类中心的可视化 输出(不同簇内的样本用不同的颜色表示)。调 用 sklearn 库 中 的 rand_score 、 fowlkes_mallows_score 、 davies_bouldin_score 函数,计算得到外部指标(RI、FMI)和内部指标(DBI),寻找最佳聚类数 K。取 K=2~8 分别进行 Kmeans 聚类,并计算每种 K 取值时的 DBI 指标(也可以采用轮廓分数),画出折线图,并找出最佳 K 值。

时间: 2024-03-13 18:46:30 浏览: 26
好的,以下是一个Python代码实现,可以完成您的要求。代码中使用了numpy和matplotlib库,但没有直接调用sklearn或其他库中的Kmeans或类似的类和函数。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.metrics import rand_score, fowlkes_mallows_score, davies_bouldin_score # 读入PCA降维后的二维鸢尾花数据集 data = np.loadtxt('iris_pca.txt', delimiter=',') # 设置聚类数K为2 K = 2 # 初始化聚类中心向量,随机选择K个样本作为中心 np.random.seed(42) # 设置随机种子,以便复现结果 centers = data[np.random.choice(data.shape[0], K, replace=False), :] print('初始化聚类中心向量:\n', centers) # 迭代进行Kmeans算法,最多迭代100次 max_iter = 100 for i in range(max_iter): # 分配样本到最近的聚类中心 distances = np.linalg.norm(data[:, np.newaxis, :] - centers, axis=2) # 计算样本到聚类中心的距离 labels = np.argmin(distances, axis=1) # 分配样本到最近的聚类中心 # 更新聚类中心向量 new_centers = np.array([data[labels == k, :].mean(axis=0) for k in range(K)]) # 如果聚类中心不再发生变化,停止迭代 if np.allclose(new_centers, centers): break centers = new_centers # 输出聚类结果 print('聚类结果:\n', labels) print('聚类中心向量:\n', centers) # 可视化聚类结果 colors = ['r', 'b'] for k in range(K): plt.scatter(data[labels == k, 0], data[labels == k, 1], c=colors[k]) plt.scatter(centers[:, 0], centers[:, 1], marker='x', s=100, c='k') plt.title('Kmeans Clustering Result') plt.xlabel('PC1') plt.ylabel('PC2') plt.show() # 计算外部指标 true_labels = np.loadtxt('iris_labels.txt', dtype=int) ri = rand_score(true_labels, labels) fmi = fowlkes_mallows_score(true_labels, labels) print('Rand Index: %.4f' % ri) print('Fowlkes-Mallows Index: %.4f' % fmi) # 计算内部指标,寻找最佳聚类数K Ks = range(2, 9) dbis = [] for k in Ks: # 进行Kmeans聚类 centers = data[np.random.choice(data.shape[0], k, replace=False), :] for i in range(max_iter): # 分配样本到最近的聚类中心 distances = np.linalg.norm(data[:, np.newaxis, :] - centers, axis=2) labels = np.argmin(distances, axis=1) # 更新聚类中心向量 new_centers = np.array([data[labels == j, :].mean(axis=0) for j in range(k)]) # 如果聚类中心不再发生变化,停止迭代 if np.allclose(new_centers, centers): break centers = new_centers # 计算DBI指标 dbi = davies_bouldin_score(data, labels) dbis.append(dbi) print('K = %d, DBI = %.4f' % (k, dbi)) # 可视化DBI指标随K的变化 plt.plot(Ks, dbis, 'bo-') plt.title('DBI vs. K') plt.xlabel('K') plt.ylabel('DBI') plt.show() # 找出最佳聚类数K best_k = Ks[np.argmin(dbis)] print('最佳聚类数K为:%d' % best_k) ``` 需要注意的是,代码中使用的数据文件为iris_pca.txt和iris_labels.txt,可以根据自己的实际情况进行修改。另外,DBI指标的计算方法可能有所不同,您可以根据自己的需求进行选择。

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