实现聚类性能指标DBI, DI, CHI, SI

时间: 2023-07-27 22:34:06 浏览: 136
聚类性能指标是用于评估聚类算法聚类效果的指标,常见的有DBI、DI、CHI、SI等。 以下是这四个指标的实现方法: (1)DBI(Davies-Bouldin Index):DBI指标越小,说明聚类效果越好。DBI指标的计算方法如下: ```python import numpy as np from sklearn.metrics.pairwise import euclidean_distances def compute_centroids(X, labels): k = np.max(labels) + 1 centroids = np.zeros((k, X.shape[1])) for i in range(k): centroids[i] = np.mean(X[labels == i], axis=0) return centroids def compute_S(X, labels, centroids): k = np.max(labels) + 1 S = np.zeros(k) for i in range(k): S[i] = np.mean(euclidean_distances(X[labels == i], [centroids[i]])) return S def compute_R(X, labels, centroids): k = np.max(labels) + 1 R = np.zeros((k, k)) for i in range(k): for j in range(k): if i != j: R[i][j] = (S[i] + S[j]) / euclidean_distances([centroids[i]], [centroids[j]]) return R def compute_DBI(X, labels): k = np.max(labels) + 1 centroids = compute_centroids(X, labels) S = compute_S(X, labels, centroids) R = compute_R(X, labels, centroids) DBI = 0.0 for i in range(k): max_R = np.max(R[i, [j for j in range(k) if j != i]]) DBI += max_R + S[i] return DBI / k ``` (2)DI(Dunn Index):DI指标越大,说明聚类效果越好。DI指标的计算方法如下: ```python import numpy as np from sklearn.metrics.pairwise import euclidean_distances def compute_min_intercluster_distances(X, labels): k = np.max(labels) + 1 min_intercluster_distances = np.full((k, k), np.inf) for i in range(k): for j in range(i + 1, k): dist = np.min(euclidean_distances(X[labels == i], X[labels == j])) min_intercluster_distances[i][j] = dist min_intercluster_distances[j][i] = dist return min_intercluster_distances def compute_max_intracluster_diameter(X, labels): k = np.max(labels) + 1 max_intracluster_diameter = np.zeros(k) for i in range(k): dist = euclidean_distances(X[labels == i]) max_intracluster_diameter[i] = np.max(dist) if len(dist) > 0 else 0 return max_intracluster_diameter def compute_DI(X, labels): min_intercluster_distances = compute_min_intercluster_distances(X, labels) max_intracluster_diameter = compute_max_intracluster_diameter(X, labels) DI = np.min(min_intercluster_distances) / np.max(max_intracluster_diameter) return DI ``` (3)CHI(Calinski-Harabasz Index):CHI指标越大,说明聚类效果越好。CHI指标的计算方法如下: ```python import numpy as np from sklearn.metrics.pairwise import euclidean_distances def compute_centroids(X, labels): k = np.max(labels) + 1 centroids = np.zeros((k, X.shape[1])) for i in range(k): centroids[i] = np.mean(X[labels == i], axis=0) return centroids def compute_SSB(X, labels, centroids): k = np.max(labels) + 1 SSB = 0.0 overall_centroid = np.mean(X, axis=0) for i in range(k): n = len(X[labels == i]) SSB += n * euclidean_distances([centroids[i]], [overall_centroid]) return SSB def compute_SSW(X, labels, centroids): k = np.max(labels) + 1 SSW = 0.0 for i in range(k): SSW += np.sum(euclidean_distances(X[labels == i], [centroids[i]]) ** 2) return SSW def compute_CHI(X, labels): k = np.max(labels) + 1 centroids = compute_centroids(X, labels) SSB = compute_SSB(X, labels, centroids) SSW = compute_SSW(X, labels, centroids) CHI = (SSB / (k - 1)) / (SSW / (len(X) - k)) return CHI ``` (4)SI(Silhouette Index):SI指标越大,说明聚类效果越好。SI指标的计算方法如下: ```python import numpy as np from sklearn.metrics.pairwise import euclidean_distances def compute_a(X, i, labels): a = np.mean(euclidean_distances(X[i], X[labels == labels[i]])) return a def compute_b(X, i, labels): k = np.max(labels) + 1 b = np.inf for j in range(k): if j != labels[i]: dist = np.mean(euclidean_distances(X[i], X[labels == j])) if dist < b: b = dist return b def compute_SI(X, labels): a = np.zeros(len(X)) b = np.zeros(len(X)) for i in range(len(X)): a[i] = compute_a(X, i, labels) b[i] = compute_b(X, i, labels) SI = np.mean((b - a) / np.maximum(a, b)) return SI ``` 以上就是DBI、DI、CHI、SI指标的Python实现方法,可以根据需要选择其中一个或多个指标来评估聚类效果。

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