如何让Mean Shift自适应带宽的代码实现

时间: 2024-03-10 15:51:25 浏览: 20
以下是使用 Python 实现自适应带宽 Mean Shift 算法的示例代码: ```python import numpy as np def adaptive_bandwidth(X, c): """ 计算自适应带宽 :param X: 样本数据,numpy array,shape为(n_samples, n_features) :param c: 常数,用于调整带宽大小 :return: 自适应带宽,numpy array,shape为(n_samples,) """ n_samples, n_features = X.shape # 计算每个样本点之间的欧式距离矩阵 dist_matrix = np.zeros((n_samples, n_samples)) for i in range(n_samples): for j in range(i+1, n_samples): dist_matrix[i][j] = np.sqrt(np.sum((X[i]-X[j])**2)) dist_matrix[j][i] = dist_matrix[i][j] # 计算每个样本点的密度 density = np.zeros(n_samples) for i in range(n_samples): density[i] = np.sum(np.exp(-dist_matrix[i]**2/2)) # 计算每个样本点的自适应带宽 bandwidth = np.zeros(n_samples) for i in range(n_samples): bandwidth[i] = c / np.sqrt(density[i]) return bandwidth def mean_shift(X, bandwidth, threshold): """ 计算均值漂移后的样本点 :param X: 样本数据,numpy array,shape为(n_samples, n_features) :param bandwidth: 带宽,numpy array,shape为(n_samples,) :param threshold: 阈值,用于判断两个样本点是否属于同一类 :return: 漂移后的样本点,numpy array,shape为(n_samples, n_features) """ n_samples, n_features = X.shape # 迭代计算每个样本点的均值漂移 for i in range(n_samples): x = X[i] b = bandwidth[i] while True: # 计算每个样本点与当前点的距离 dist = np.sqrt(np.sum((X-x)**2, axis=1)) # 计算每个样本点的权重 weight = np.exp(-dist**2/(2*b**2)) # 计算每个样本点的均值 mean = np.sum(X*weight.reshape(-1, 1), axis=0) / np.sum(weight) # 判断均值是否收敛 if np.sum((mean-x)**2) < threshold: X[i] = mean break x = mean return X def cluster(X, bandwidth, threshold): """ 对均值漂移后的样本点进行聚类 :param X: 均值漂移后的样本点,numpy array,shape为(n_samples, n_features) :param bandwidth: 带宽,numpy array,shape为(n_samples,) :param threshold: 阈值,用于判断两个样本点是否属于同一类 :return: 聚类结果,list,每个元素为一个类别,其中每个元素为一个样本点的索引 """ n_samples, n_features = X.shape visited = np.zeros(n_samples) clusters = [] # 对每个样本点进行聚类 for i in range(n_samples): if visited[i] == 0: cluster_i = [i] visited[i] = 1 for j in range(i+1, n_samples): if visited[j] == 0 and np.sum((X[i]-X[j])**2 / bandwidth[i]**2) < threshold: cluster_i.append(j) visited[j] = 1 clusters.append(cluster_i) return clusters # 示例代码 X = np.random.rand(100, 2) bandwidth = adaptive_bandwidth(X, 1) X_shifted = mean_shift(X, bandwidth, 1e-5) clusters = cluster(X_shifted, bandwidth, 0.1) print(clusters) ``` 上述代码中,`adaptive_bandwidth` 函数用于计算自适应带宽,`mean_shift` 函数用于计算均值漂移后的样本点,`cluster` 函数用于对均值漂移后的样本点进行聚类。 需要注意的是,上述代码中的阈值参数 `threshold` 可以根据具体的数据集和应用场景进行调整。

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