k均值聚类和凝聚式层次聚类的思想

k均值聚类和凝聚式层次聚类都是常用的无监督聚类算法。

k均值聚类的思想是：将数据集分成k个簇，每个簇都有一个代表点，使得同一簇内的数据点到其代表点的距离越近越好，不同簇之间的距离越远越好。具体操作过程是先随机选择k个代表点，然后将所有数据点分配到最近的代表点所在的簇中，接着重新计算每个簇的代表点，重复以上步骤直到簇不再发生变化。

凝聚式层次聚类的思想是：将所有数据点看作一个簇，然后逐步将它们划分为越来越小的子簇，直到满足某个条件为止。具体操作过程是先将每个数据点看作一个簇，然后计算每对簇之间的距离，合并距离最近的两个簇，重复以上步骤直到满足某个条件（如簇的个数达到预设值）为止。

k均值聚类和凝聚式层次聚类各有优缺点。k均值聚类速度快，但需要预先确定簇的个数，而且对初始值敏感；凝聚式层次聚类可以不需要预先确定簇的个数，但计算复杂度高，需要存储所有数据点之间的距离。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的聚类算法。

相关问题

给出k均值聚类和凝聚式层次聚类的思想

k均值聚类（K-means clustering）是一种无监督的聚类算法，其思想是将数据集划分成k个簇，使得每个数据点属于距离其最近的簇。该算法的核心是计算每个簇的中心点，然后将每个数据点分配给距离其最近的中心点所在的簇。不断迭代这个过程，直到簇不再发生变化或达到预设的迭代次数。

凝聚式层次聚类（Agglomerative hierarchical clustering）是一种自下而上的聚类算法，其思想是将每个数据点视为一个簇，逐步合并最近的簇，直到达到预设的聚类数或所有数据点都在同一个簇中。该算法的核心是定义距离度量和合并的规则。常用的距离度量方法包括欧氏距离、曼哈顿距离等，常用的合并规则包括单链接、完全链接、平均链接等。

在MATLAB上实现k均值聚类和凝聚式层次聚类算法

首先，我们需要先生成一个数据集来演示聚类算法。这里我们使用MATLAB内置的'gmdistribution'函数来生成一个包含4个聚类的高斯混合数据集。

% 生成高斯混合数据集
rng(1); % 设置随机数种子，保证每次运行结果一致
gm = gmdistribution([1 1; -1 -1; 1 -1; -1 1], eye(2));
data = random(gm, 1000);

接下来，我们可以使用MATLAB内置的'kmeans'函数来实现k均值聚类算法。

% k均值聚类算法
[idx, C] = kmeans(data, 4);

其中，'idx'为数据点所属聚类的编号，'C'为聚类中心的坐标。

接下来，我们可以使用MATLAB内置的'linkage'和'dendrogram'函数来实现凝聚式层次聚类算法。

% 凝聚式层次聚类算法
Z = linkage(data);
dendrogram(Z);

其中，'Z'为聚类树的拓扑结构，'dendrogram'函数可以将聚类树以树形图的形式展示出来。

完整代码如下：

% 生成高斯混合数据集
rng(1); % 设置随机数种子，保证每次运行结果一致
gm = gmdistribution([1 1; -1 -1; 1 -1; -1 1], eye(2));
data = random(gm, 1000);

% k均值聚类算法
[idx, C] = kmeans(data, 4);

% 凝聚式层次聚类算法
Z = linkage(data);
dendrogram(Z);