请用c++完成这道编程题

时间: 2023-08-05 18:09:51 浏览: 56
以下是使用C++实现K-Means聚类和K-NN分类算法的代码: ```c++ #include <iostream> #include <fstream> #include <vector> #include <cmath> #include <algorithm> using namespace std; // 特征向量 class FeatureVector { public: int classLabel; // 类别标签 vector<double> attributes; // 属性向量 // 计算两个特征向量之间的欧氏距离 double euclideanDistance(const FeatureVector& fv) const { double dist = 0.0; for (int i = 0; i < fv.attributes.size(); i++) { dist += pow(attributes[i] - fv.attributes[i], 2); } return sqrt(dist); } }; // K-Means聚类算法 class KMeans { public: // 初始化 KMeans(int k, int maxIter) { this->k = k; this->maxIter = maxIter; } // 输入数据 void input(const vector<FeatureVector>& data) { this->data = data; } // 聚类过程 void cluster(vector<FeatureVector>& centroids) { // 随机选择k个初始质心 int n = data.size(); vector<int> indices(n); for (int i = 0; i < n; i++) { indices[i] = i; } random_shuffle(indices.begin(), indices.end()); for (int i = 0; i < k; i++) { centroids.push_back(data[indices[i]]); } // 迭代聚类 int iter = 0; while (iter < maxIter) { // 初始化簇 vector<vector<FeatureVector> > clusters(k); // 将每个样本分配到最近的簇 for (int i = 0; i < n; i++) { FeatureVector& fv = data[i]; int nearestCentroid = -1; double minDistance = numeric_limits<double>::max(); for (int j = 0; j < k; j++) { double distance = fv.euclideanDistance(centroids[j]); if (distance < minDistance) { minDistance = distance; nearestCentroid = j; } } clusters[nearestCentroid].push_back(fv); } // 计算每个簇的质心 vector<FeatureVector> newCentroids(k); for (int i = 0; i < k; i++) { if (clusters[i].empty()) { continue; } int m = clusters[i].size(); for (int j = 0; j < m; j++) { FeatureVector& fv = clusters[i][j]; for (int l = 0; l < fv.attributes.size(); l++) { newCentroids[i].attributes[l] += fv.attributes[l]; } } for (int l = 0; l < newCentroids[i].attributes.size(); l++) { newCentroids[i].attributes[l] /= m; } } // 判断是否收敛 bool converged = true; for (int i = 0; i < k; i++) { if (centroids[i].euclideanDistance(newCentroids[i]) > 1e-6) { converged = false; break; } } if (converged) { break; } centroids = newCentroids; iter++; } } private: int k; // 簇数 int maxIter; // 最大迭代次数 vector<FeatureVector> data; // 数据集 }; // K-NN分类算法 class KNN { public: // 初始化 KNN(int k) { this->k = k; } // 输入数据 void input(const vector<FeatureVector>& data) { this->data = data; } // 分类过程 int classify(const FeatureVector& fv) { // 计算与所有样本的距离 vector<pair<double, int> > distances; for (int i = 0; i < data.size(); i++) { double distance = fv.euclideanDistance(data[i]); distances.push_back(make_pair(distance, data[i].classLabel)); } // 取距离最近的k个样本 sort(distances.begin(), distances.end()); int count[2] = {0}; for (int i = 0; i < k; i++) { count[distances[i].second]++; } // 返回出现次数最多的类别 return (count[0] > count[1] ? 0 : 1); } private: int k; // k值 vector<FeatureVector> data; // 数据集 }; int main() { // 读入数据集 int m, n, s; cin >> m >> n >> s; vector<FeatureVector> data(m); for (int i = 0; i < m; i++) { data[i].attributes.resize(n); for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> data[i].attributes[j]; } if (s > 0) { cin >> data[i].classLabel; } } // 读入特征名称和类别名称 vector<string> featureNames(n); for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> featureNames[j]; } vector<string> classLabels(s); for (int i = 0; i < s; i++) { cin >> classLabels[i]; } // K-Means聚类 vector<FeatureVector> centroids; KMeans kmeans(s, 100); kmeans.input(data); kmeans.cluster(centroids); // K-NN分类 int k; cin >> k; FeatureVector fv; fv.attributes.resize(n); for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> fv.attributes[j]; } KNN knn(k); knn.input(centroids); int classLabel = knn.classify(fv); // 输出分类结果 cout << classLabels[classLabel] << endl; return 0; } ``` 注意:在读入数据集时,如果s>0,表示数据集包含类别标签,否则表示数据集不包含类别标签。在K-Means聚类时,簇数应该等于类别数s。在K-NN分类时,样本集应该是K-Means聚类得到的质心集合。

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