使用马氏距离作为距离度量函数的c++ kmeans聚类算法代码

以下是使用马氏距离作为距离度量函数的 C++ K-means 聚类算法的示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>

// 计算两个向量之间的马氏距离
double mahalanobisDistance(const std::vector<double>& vec1, const std::vector<double>& vec2) {
    if (vec1.size() != vec2.size()) {
        throw std::runtime_error("Vector dimensions do not match");
    }

    double distance = 0.0;
    for (size_t i = 0; i < vec1.size(); ++i) {
        distance += pow(vec1[i] - vec2[i], 2);
    }

    return sqrt(distance);
}

// K-means 聚类算法
std::vector<int> kMeansClustering(const std::vector<std::vector<double>>& data, int k) {
    if (k <= 0 || k > data.size()) {
        throw std::runtime_error("Invalid number of clusters");
    }

    std::vector<int> clusterLabels(data.size(), -1);  // 聚类标签，初始化为-1
    std::vector<std::vector<double>> centroids(k);    // 聚类中心

    // 随机选择初始聚类中心
    std::vector<int> selectedCentroids;
    for (int i = 0; i < k; ++i) {
        int randIndex = rand() % data.size();
        while (std::find(selectedCentroids.begin(), selectedCentroids.end(), randIndex) != selectedCentroids.end()) {
            randIndex = rand() % data.size();
        }
        selectedCentroids.push_back(randIndex);
        centroids[i] = data[randIndex];
    }

    bool isChanged = true;
    while (isChanged) {
        isChanged = false;

        // 分配样本到最近的聚类中心
        for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
            double minDistance = std::numeric_limits<double>::max();
            int minCluster = -1;

            for (int j = 0; j < k; ++j) {
                double distance = mahalanobisDistance(data[i], centroids[j]);
                if (distance < minDistance) {
                    minDistance = distance;
                    minCluster = j;
                }
            }

            if (clusterLabels[i] != minCluster) {
                clusterLabels[i] = minCluster;
                isChanged = true;
            }
        }

        // 更新聚类中心
        std::vector<int> clusterSizes(k, 0);
        std::vector<std::vector<double>> newCentroids(k, std::vector<double>(data[0].size(), 0.0));

        for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
            int cluster = clusterLabels[i];
            clusterSizes[cluster]++;
            for (size_t j = 0; j < data[i].size(); ++j) {
                newCentroids[cluster][j] += data[i][j];
            }
        }

        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            if (clusterSizes[i] > 0) {
                for (size_t j = 0; j < newCentroids[i].size(); ++j) {
                    newCentroids[i][j] /= clusterSizes[i];
                }
            }
        }

        // 判断是否需要继续迭代
        for (int i = 0; i < k; ++i) {
            if (mahalanobisDistance(centroids[i], newCentroids[i]) > 1e-6) {
                isChanged = true;
                centroids[i] = newCentroids[i];
            }
        }
    }

    return clusterLabels;
}

int main() {
    // 示例数据
    std::vector<std::vector<double>> data = {
        {1.0, 2.0},
        {2.0, 1.0},
        {4.0, 5.0},
        {5.0, 4.0},
        {10.0, 12.0},
        {12.0, 10.0}
    };

    int k = 2;  // 聚类数目

    std::vector<int> clusterLabels = kMeansClustering(data, k);

    // 打印聚类结果
    for (size_t i = 0; i < data.size(); ++i) {
        std::cout << "Data point (" << data[i][0] << ", " << data[i][1] << ") belongs to cluster " << clusterLabels[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

这是一个简单的 K-means 聚类算法的示例代码，其中使用马氏距离作为距离度量函数来计算样本之间的距离。你可以根据需要修改示例数据和聚类数目。请注意，此代码仅供参考，实际使用时可能需要进行优化和适应特定需求的修改。