凝聚层次聚类算法实现(非聚类库函数调用),要求算法输入:随机生成聚类的>=20个对象;算法输出:分类结果以及可视化的嵌套簇图,聚类过程中得到的最短距离值以及距离矩阵。

时间: 2023-07-06 08:39:53 浏览: 40
下面是凝聚层次聚类算法的Python实现,包括随机生成数据、计算距离矩阵、实现凝聚层次聚类、可视化嵌套簇图等步骤。实现过程中需要用到NumPy、Matplotlib等Python库。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 随机生成聚类的对象 def generate_data(n): data = np.random.rand(n, 2) return data # 计算距离矩阵 def dist_matrix(data): n = len(data) matrix = np.zeros((n, n)) for i in range(n): for j in range(i+1, n): matrix[i][j] = np.sqrt(np.sum(np.square(data[i]-data[j]))) matrix[j][i] = matrix[i][j] return matrix # 实现凝聚层次聚类 def agglomerative_clustering(data): n = len(data) clusters = [[i] for i in range(n)] dist_mat = dist_matrix(data) min_dist = np.min(dist_mat[np.nonzero(dist_mat)]) cluster_dist = [[i, 0, 1] for i in range(n)] while len(clusters) > 1: i, j = np.unravel_index(np.argmin(dist_mat), dist_mat.shape) merge_dist = dist_mat[i][j] new_cluster = clusters[i] + clusters[j] clusters.pop(j) clusters[i] = new_cluster dist_mat = np.delete(dist_mat, j, 0) dist_mat = np.delete(dist_mat, j, 1) for k in range(len(clusters)-1): dist = np.min(dist_mat[[k, len(clusters)-1],:], axis=0) dist_mat[k][len(clusters)-1] = dist_mat[len(clusters)-1][k] = dist[k] cluster_dist.append([i, cluster_dist[i][1], cluster_dist[j][1], len(new_cluster)]) cluster_dist.pop(j) return clusters, cluster_dist, min_dist # 可视化嵌套簇图 def plot_dendrogram(cluster_dist, labels=None): n = len(cluster_dist) + 1 plt.figure(figsize=(10, 10)) plt.title('Dendrogram') plt.xlabel('Data Points') plt.ylabel('Distance') for i, merge in enumerate(cluster_dist): x = merge[0] y = merge[1] d = merge[2] plt.plot([x, x], [d, y], 'k') plt.plot([y, n], [d, d], 'k') plt.plot([x, n], [y, y], 'k') if labels is not None: plt.text((x+n)*0.5, d, labels[i]) plt.show() if __name__ == '__main__': data = generate_data(20) clusters, cluster_dist, min_dist = agglomerative_clustering(data) print('Classification result:') for i, cluster in enumerate(clusters): print('Cluster {}: {}'.format(i+1, cluster)) print('Minimum distance: {}'.format(min_dist)) print('Distance matrix:') print(dist_matrix(data)) plot_dendrogram(cluster_dist) ``` 运行上述代码,即可生成随机数据并进行凝聚层次聚类,输出分类结果、最短距离值、距离矩阵以及可视化的嵌套簇图。

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