用C语言写一个代码,实现大数据中的算法——聚类问题,并写出这个实验的功能描述,画出编程流程图
时间: 2024-10-16 16:04:14 浏览: 35
在C语言中,实现一个简单的K-means聚类算法并不复杂,但这需要一些数学知识和数据结构的理解。以下是简化的K-means算法步骤:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
// 数据点结构体
typedef struct {
double x, y;
} Point;
// 定义簇中心结构体
typedef struct {
Point center;
int size;
} Cluster;
// K-means函数
void kmeans(int data[], int n, int k, Cluster centers[], int max_iter) {
// 初始化随机簇中心
for (int i = 0; i < k; ++i) {
centers[i].center.x = rand() % n;
centers[i].center.y = rand() % n;
centers[i].size = 0;
}
// 主循环
for (int iter = 0; iter < max_iter; ++iter) {
// 将每个数据点分配到最近的簇
for (int i = 0; i < n; ++i) {
double min_dist = DBL_MAX;
int closest_cluster = -1;
for (int j = 0; j < k; ++j) {
double dist = pow(data[i].x - centers[j].center.x, 2) + pow(data[i].y - centers[j].center.y, 2);
if (dist < min_dist) {
min_dist = dist;
closest_cluster = j;
}
}
centers[closest_cluster].size++;
data[i].cluster = closest_cluster; // 更新数据点所属簇信息
}
// 更新簇中心
for (int i = 0; i < k; ++i) {
if (centers[i].size > 0) {
double sum_x = 0.0, sum_y = 0.0;
for (int j = 0; j < n; ++j) {
if (data[j].cluster == i) {
sum_x += data[j].x;
sum_y += data[j].y;
}
}
centers[i].center.x = sum_x / centers[i].size;
centers[i].center.y = sum_y / centers[i].size;
} else {
// 如果簇为空,随机初始化一个新的簇中心
centers[i].center.x = rand() % n;
centers[i].center.y = rand() % n;
centers[i].size = 0;
}
}
}
}
// 示例数据生成
Point generate_random_point() {
return (Point){rand() % 100, rand() % 100};
}
int main() {
int n = 1000; // 样本数
int k = 5; // 簇的数量
int max_iter = 100; // 最大迭代次数
Point *data = malloc(n * sizeof(Point));
for (int i = 0; i < n; ++i) {
data[i] = generate_random_point();
}
// 运行K-means
Cluster centers[k];
kmeans(data, n, k, centers, max_iter);
// 打印结果
printf("K-means clustering result:\n");
for (int i = 0; i < k; ++i) {
printf("Cluster %d: (%f, %f), Size: %d\n", i, centers[i].center.x, centers[i].center.y, centers[i].size);
}
free(data);
return 0;
}
```
功能描述:这段C代码实现了K-means聚类算法,用于对给定的大规模二维数据集进行分组。它首先生成一定数量的数据点,然后通过迭代的过程将数据点分配到离它们最近的簇中心,同时更新簇中心的位置。最终,程序返回每个簇的中心坐标及其包含的数据点数量。
编程流程图:
1. 创建数据点和簇中心数组
2. 输入样本数据
3. 初始化簇中心(随机选取)
4. 迭代直至达到最大迭代次数或收敛条件
a. 分配每个数据点到最近的簇
b. 更新每个簇的中心
5. 输出结果(簇中心及大小)
6. 释放内存
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