实现三支K-means算法

时间: 2023-11-10 12:04:13 浏览: 53
以下是三支K-means算法的Python代码实现: 1. 基本K-means算法 ```python import numpy as np def kmeans(X, k, max_iter=100): # 初始化质心 centers = X[np.random.choice(X.shape[0], k, replace=False)] for i in range(max_iter): # 分配样本到最近的质心 distances = np.sqrt(((X - centers[:, np.newaxis])**2).sum(axis=2)) clusters = np.argmin(distances, axis=0) # 更新质心 for j in range(k): centers[j] = X[clusters == j].mean(axis=0) return centers, clusters ``` 2. K-means++算法 ```python import numpy as np def kmeans_pp(X, k, max_iter=100): # 初始化第一个质心 centers = [X[np.random.choice(X.shape[0])]] for i in range(1, k): # 计算每个样本到最近质心的距离的平方 distances = np.sqrt(((X - np.array(centers)[:, np.newaxis])**2).sum(axis=2)).min(axis=0)**2 # 根据每个样本距离质心的距离的平方来选择下一个质心 probs = distances / distances.sum() idx = np.random.choice(X.shape[0], p=probs) centers.append(X[idx]) centers = np.array(centers) # 运行基本K-means算法 for i in range(max_iter): distances = np.sqrt(((X - centers[:, np.newaxis])**2).sum(axis=2)) clusters = np.argmin(distances, axis=0) for j in range(k): centers[j] = X[clusters == j].mean(axis=0) return centers, clusters ``` 3. Mini-batch K-means算法 ```python import numpy as np def minibatch_kmeans(X, k, batch_size=100, max_iter=100): # 初始化质心 centers = X[np.random.choice(X.shape[0], k, replace=False)] for i in range(max_iter): # 随机选择一个mini-batch batch = X[np.random.choice(X.shape[0], batch_size, replace=False)] # 分配样本到最近的质心 distances = np.sqrt(((batch - centers[:, np.newaxis])**2).sum(axis=2)) clusters = np.argmin(distances, axis=0) # 更新质心 for j in range(k): centers[j] = np.mean(batch[clusters == j], axis=0) # 分配剩余样本到最近的质心 distances = np.sqrt(((X - centers[:, np.newaxis])**2).sum(axis=2)) clusters = np.argmin(distances, axis=0) return centers, clusters ```

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