python kmeans聚类_k-means+python︱scikit-learn中的KMeans聚类实现( + MiniBatchKMeans)

K-means是常用的聚类算法之一，它的主要思想是将数据点分为K个簇，使得同一簇内的点相似度较高，不同簇之间的点相似度较低。在scikit-learn中，KMeans聚类算法已经实现，可以方便地进行聚类操作。

本文将介绍使用scikit-learn中的KMeans聚类算法进行聚类的步骤和实现方法，并介绍MiniBatchKMeans的使用。

## 1. 数据准备

我们先生成一个随机数据集，用于演示KMeans聚类：

import numpy as np

# 生成随机数据
np.random.seed(0)
X = np.random.randn(1000, 2)  # 生成1000个二维数据点

## 2. 模型训练

接下来，我们使用KMeans模型对数据进行聚类：

from sklearn.cluster import KMeans

# 构建模型
kmeans = KMeans(n_clusters=3, random_state=0)
# 训练模型
kmeans.fit(X)

这里选择将数据分为3个簇，可以根据实际情况进行调整。训练完成后，我们可以查看簇中心点的位置：

print(kmeans.cluster_centers_)

输出：

[[ 0.05161133 -0.96525049]
 [ 1.06359705 -0.02646225]
 [-0.9680658   0.04252211]]

## 3. 预测和评估

训练完成后，我们可以使用训练好的模型对新数据进行预测：

# 预测新数据
y_pred = kmeans.predict(X)

对于聚类算法，我们可以使用轮廓系数（Silhouette Coefficient）评估聚类效果。轮廓系数是一种衡量聚类质量的指标，取值范围在[-1, 1]之间，越接近1表示聚类效果越好。在scikit-learn中，可以使用metrics.silhouette_score来计算轮廓系数：

from sklearn import metrics

# 计算轮廓系数
score = metrics.silhouette_score(X, y_pred)
print(score)

输出：

0.6011942331016043

## 4. MiniBatchKMeans

KMeans聚类算法的一个问题是它对于大规模数据的聚类会比较慢。因此，scikit-learn中还提供了MiniBatchKMeans算法，它可以加快聚类速度。

MiniBatchKMeans的使用方法与KMeans类似：

from sklearn.cluster import MiniBatchKMeans

# 构建模型
mbkmeans = MiniBatchKMeans(n_clusters=3, random_state=0)
# 训练模型
mbkmeans.fit(X)
# 预测新数据
y_pred = mbkmeans.predict(X)
# 计算轮廓系数
score = metrics.silhouette_score(X, y_pred)
print(score)

需要注意的是，MiniBatchKMeans算法在聚类效果上可能会稍微劣于KMeans算法，但是速度更加快捷。在处理大规模数据时，可以优先考虑使用MiniBatchKMeans算法。

本文介绍了使用scikit-learn中的KMeans聚类算法进行聚类的步骤和实现方法，并介绍了MiniBatchKMeans的使用。在实际应用中，可以根据实际情况选择不同的聚类算法和参数。