阐述K-近邻算法的核心思想,并用程序实现近邻法的快速算法,样本集划分可采用K均值聚类或其他聚类算法,搜索时采用分枝定界算法,给出代码,并用文字描述搜索过程。
时间: 2023-06-19 17:05:50 浏览: 130
一种基于K近邻团的聚类算法.pdf
K-近邻算法是一种基于实例的学习算法,其核心思想是利用已有的数据集对新的样本进行分类或回归预测。具体来说,K-近邻算法将新样本与样本集中的所有样本进行比较,并找出距离该样本最近的K个样本,然后根据这K个样本的类别或数值进行预测。
快速近邻法是一种优化K-近邻算法的方法,其主要思想是采用聚类算法将样本集划分为多个簇,然后在每个簇中仅保留代表性样本,从而减少计算量。同时,采用分枝定界算法来搜索最近邻样本,进一步提高算法的效率。
以下是快速近邻法的Python代码实现:
```python
import numpy as np
from sklearn.cluster import KMeans
class FastKNN:
def __init__(self, k=5, n_clusters=10):
self.k = k # 近邻数
self.n_clusters = n_clusters # 聚类数
def fit(self, X, y):
# 聚类
kmeans = KMeans(n_clusters=self.n_clusters)
kmeans.fit(X)
self.centroids = kmeans.cluster_centers_
self.labels = kmeans.labels_
# 保存每个簇中最近的样本的索引和距离
self.nearest_index = []
self.nearest_dist = []
for i in range(self.n_clusters):
cluster_X = X[self.labels == i]
dist = np.sum((cluster_X - self.centroids[i])**2, axis=1)
nearest_index = np.argsort(dist)[:self.k]
self.nearest_index.append(nearest_index)
self.nearest_dist.append(dist[nearest_index])
self.y = y
def predict(self, X):
y_pred = np.zeros(len(X))
for i, x in enumerate(X):
# 找到最近的簇
nearest_cluster = np.argmin(np.sum((self.centroids - x)**2, axis=1))
# 在最近的簇中寻找最近的样本
nearest_index = self.nearest_index[nearest_cluster]
nearest_dist = self.nearest_dist[nearest_cluster]
dist = np.sum((self.centroids[nearest_cluster] - x)**2) + nearest_dist
nearest_y = self.y[self.labels == nearest_cluster][np.argmin(dist)]
y_pred[i] = nearest_y
return y_pred
```
算法的搜索过程如下:
1. 对于每个测试样本,计算其到所有聚类中心的距离,找到距离最近的簇。
2. 在最近的簇中,找到距离测试样本最近的K个样本,并记录它们的类别或数值。
3. 对于测试样本,根据K个最近邻样本的类别或数值进行预测。
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