详细解释一下代码各行的意思import numpy import matplotlib.pyplot as plt from tslearn.clustering import KShape from tslearn.datasets import CachedDatasets from tslearn.preprocessing import TimeSeriesScalerMeanVariance seed = 0 numpy.random.seed(seed) X_train, y_train, X_test, y_test = CachedDatasets().load_dataset("Trace") # Keep first 3 classes and 50 first time series X_train = X_train[y_train < 4] X_train = X_train[:50] numpy.random.shuffle(X_train) # For this method to operate properly, prior scaling is required X_train = TimeSeriesScalerMeanVariance().fit_transform(X_train) sz = X_train.shape[1] # kShape clustering ks = KShape(n_clusters=3, verbose=True, random_state=seed) y_pred = ks.fit_predict(X_train) plt.figure() for yi in range(3): plt.subplot(3, 1, 1 + yi) for xx in X_train[y_pred == yi]: plt.plot(xx.ravel(), "k-", alpha=.2) plt.plot(ks.cluster_centers_[yi].ravel(), "r-") plt.xlim(0, sz) plt.ylim(-4, 4) plt.title("Cluster %d" % (yi + 1)) plt.tight_layout() plt.show()

时间: 2024-04-06 17:29:29 浏览: 54
这段代码是一个时间序列聚类算法 kShape 的实现,以下是每行代码的解释: 1. `import numpy import matplotlib.pyplot as plt from tslearn.clustering import KShape from tslearn.datasets import CachedDatasets from tslearn.preprocessing import TimeSeriesScalerMeanVariance`:导入所需要的模块 2. `seed = 0 numpy.random.seed(seed)`:设置随机种子,以确保结果可重复 3. `X_train, y_train, X_test, y_test = CachedDatasets().load_dataset("Trace")`:使用 CachedDatasets 类载入数据集,数据集名称为 "Trace",返回训练集和测试集的时间序列和对应的标签 4. `X_train = X_train[y_train < 4] X_train = X_train[:50] numpy.random.shuffle(X_train)`:选择前 3 类标签的时间序列,并随机选择前 50 个时间序列进行训练 5. `X_train = TimeSeriesScalerMeanVariance().fit_transform(X_train)`:对训练集进行均值方差缩放 6. `sz = X_train.shape[1]`:获取训练集中时间序列的长度 7. `ks = KShape(n_clusters=3, verbose=True, random_state=seed)`:初始化 kShape 聚类算法模型,设置聚类数目为 3,verbose 参数设置为 True,random_state 参数设置为前面设置的随机种子 8. `y_pred = ks.fit_predict(X_train)`:使用训练集进行模型训练并预测训练集中每个时间序列所属的聚类簇 9. `plt.figure() for yi in range(3): plt.subplot(3, 1, 1 + yi) for xx in X_train[y_pred == yi]: plt.plot(xx.ravel(), "k-", alpha=.2) plt.plot(ks.cluster_centers_[yi].ravel(), "r-") plt.xlim(0, sz) plt.ylim(-4, 4) plt.title("Cluster %d" % (yi + 1)) plt.tight_layout() plt.show()`:画出聚类结果的可视化图像,其中,for 循环遍历每个聚类簇,xx 为该聚类簇中的时间序列,通过 plt.plot() 函数画出该时间序列,ks.cluster_centers_ 为聚类簇的中心点,也通过 plt.plot() 函数画出。plt.xlim() 和 plt.ylim() 分别设置 x 轴和 y 轴的范围。plt.title() 为子图设置标题。最后,使用 plt.tight_layout() 函数调整子图的大小和位置,并使用 plt.show() 函数显示图像。
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import random import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt 生成随机坐标点 def generate_points(num_points): points = [] for i in range(num_points): x = random.uniform(-10, 10) y = random.uniform(-10, 10) points.append([x, y]) return points 计算欧几里得距离 def euclidean_distance(point1, point2): return np.sqrt(np.sum(np.square(np.array(point1) - np.array(point2)))) K-means算法实现 def kmeans(points, k, num_iterations=100): num_points = len(points) # 随机选择k个点作为初始聚类中心 centroids = random.sample(points, k) # 初始化聚类标签和距离 labels = np.zeros(num_points) distances = np.zeros((num_points, k)) for i in range(num_iterations): # 计算每个点到每个聚类中心的距离 for j in range(num_points): for l in range(k): distances[j][l] = euclidean_distance(points[j], centroids[l]) # 根据距离将点分配到最近的聚类中心 for j in range(num_points): labels[j] = np.argmin(distances[j]) # 更新聚类中心 for l in range(k): centroids[l] = np.mean([points[j] for j in range(num_points) if labels[j] == l], axis=0) return labels, centroids 生成坐标点 points = generate_points(100) 对点进行K-means聚类 k_values = [2, 3, 4] for k in k_values: labels, centroids = kmeans(points, k) # 绘制聚类结果 colors = [‘r’, ‘g’, ‘b’, ‘y’, ‘c’, ‘m’] for i in range(k): plt.scatter([points[j][0] for j in range(len(points)) if labels[j] == i], [points[j][1] for j in range(len(points)) if labels[j] == i], color=colors[i]) plt.scatter([centroid[0] for centroid in centroids], [centroid[1] for centroid in centroids], marker=‘x’, color=‘k’, s=100) plt.title(‘K-means clustering with k={}’.format(k)) plt.show()import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.cluster import KMeans from sklearn.datasets import load_iris 载入数据集 iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target K-means聚类 kmeans = KMeans(n_clusters=3, random_state=0).fit(X) 可视化结果 plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=kmeans.labels_) plt.xlabel(‘Sepal length’) plt.ylabel(‘Sepal width’) plt.title(‘K-means clustering on iris dataset’) plt.show()从聚类算法的评价指标对结果进行分析

import numpy as np from sklearn.cluster import MiniBatchKMeans from sklearn.datasets import load_iris from sklearn import preprocessing import matplotlib.pyplot as plt from pylab import mpl from sklearn.cluster import KMeans from sklearn.metrics import silhouette_score from scipy.spatial.distance import cdist # 设置显示中文字体 mpl.rcParams["font.sans-serif"] = ["SimHei"] # 设置正常显示符号 mpl.rcParams["axes.unicode_minus"] = False np.random.seed(5) iris = load_iris() X = iris.data y = iris.target min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler() X_minmax = min_max_scaler.fit_transform(X) batch_size = 15 num_cluster = 3 clf = MiniBatchKMeans(n_clusters=num_cluster, batch_size=batch_size, init='random') clf.fit(X_minmax) centers = clf.cluster_centers_ pre_clu = clf.labels_ vmarker = {0: '^', 1: 's', 2: 'D', } mValue = [vmarker[i] for i in pre_clu] for _marker, _x, _y in zip(mValue, X_minmax[:, 1], X_minmax[:, 2]): plt.scatter(_x, _y, marker=_marker,c='grey') plt.scatter(centers[:, 1], centers[:, 2], marker='*',s=200,c='black') plt.show() #手肘法则最佳k值 def sse_k(): K = range(1, 10) sse_result = [] for k in K: kmeans = KMeans(n_clusters=k) kmeans.fit(iris.data) sse_result.append(sum(np.min(cdist(iris.data, kmeans.cluster_centers_, 'euclidean'), axis=1)) / iris.data.shape[0]) plt.plot(K, sse_result, 'gx-') plt.xlabel('k') plt.ylabel(u'平均畸变程度') plt.title(u'肘部法则确定最佳的K值') plt.show() # 轮廓系统法最佳k值 def sc_k(): K = range(2, 10) score = [] for k in K: kmeans = KMeans(n_clusters=k) kmeans.fit(iris.data) score.append(silhouette_score(iris.data, kmeans.labels_, metric='euclidean')) plt.plot(K, score, 'r*-') plt.xlabel('k') plt.ylabel(u'轮廓系数') plt.title(u'轮廓系数确定最佳的K值') plt.show() sse_k() sc_k()

import time import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.cluster import MiniBatchKMeans, KMeans from sklearn.metrics.pairwise import pairwise_distances_argmin from sklearn.datasets import make_blobs # Generate sample data np.random.seed(0) batch_size = 45 centers = [[1, 1], [-1, -1], [1, -1]] n_clusters = len(centers) X, labels_true = make_blobs(n_samples=3000, centers=centers, cluster_std=0.7) # Compute clustering with Means k_means = KMeans(init='k-means++', n_clusters=3, n_init=10) t0 = time.time() k_means.fit(X) t_batch = time.time() - t0 # Compute clustering with MiniBatchKMeans mbk = MiniBatchKMeans(init='k-means++', n_clusters=3, batch_size=batch_size, n_init=10, max_no_improvement=10, verbose=0) t0 = time.time() mbk.fit(X) t_mini_batch = time.time() - t0 # Plot result fig = plt.figure(figsize=(8, 3)) fig.subplots_adjust(left=0.02, right=0.98, bottom=0.05, top=0.9) colors = ['#4EACC5', '#FF9C34', '#4E9A06'] # We want to have the same colors for the same cluster from the # MiniBatchKMeans and the KMeans algorithm. Let's pair the cluster centers per # closest one. k_means_cluster_centers = k_means.cluster_centers_ order = pairwise_distances_argmin(k_means.cluster_centers_, mbk.cluster_centers_) mbk_means_cluster_centers = mbk.cluster_centers_[order] k_means_labels = pairwise_distances_argmin(X, k_means_cluster_centers) mbk_means_labels = pairwise_distances_argmin(X, mbk_means_cluster_centers) # KMeans for k, col in zip(range(n_clusters), colors): my_members = k_means_labels == k cluster_center = k_means_cluster_centers[k] plt.plot(X[my_members, 0], X[my_members, 1], 'w', markerfacecolor=col, marker='.') plt.plot(cluster_center[0], cluster_center[1], 'o', markerfacecolor=col, markeredgecolor='k', markersize=6) plt.title('KMeans') plt.xticks(()) plt.yticks(()) plt.show() 这段代码每一句在干什么

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