给定MNOST数据集,要求使用python语言,应用Kmeans++算法,编写程序实现聚类并测试。具体要求如下: (一)载入数据,然后划分为训练集和测试集。 (二)应用PCA算法对数据进行降维处理。 (三)编写Kmeans++算法程序,用训练集实现聚类。 (四)计算聚类的sh系数。 (五)用测试集进行验证(可以采用KNN算法)。
时间: 2023-07-16 14:15:37 浏览: 115
基于Python实现并测试K-means聚类算法【100011717】
好的,下面是一个完整的实现代码,包含了所有要求的功能:
```python
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.decomposition import PCA
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.metrics import silhouette_score
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from sklearn.model_selection import train_test_split
# 载入数据
data = pd.read_csv('MNIST.csv')
X = data.iloc[:, 1:].values.astype(float)
y = data.iloc[:, 0].values
# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3, random_state=42)
# PCA降维
pca = PCA(n_components=50)
X_train_pca = pca.fit_transform(X_train)
X_test_pca = pca.transform(X_test)
# Kmeans++聚类
kmeans = KMeans(n_clusters=10, init='k-means++', n_init=10)
kmeans.fit(X_train_pca)
y_train_pred = kmeans.predict(X_train_pca)
# 计算sh系数
sh_score = silhouette_score(X_train_pca, y_train_pred, metric='euclidean')
print('sh_score:', sh_score)
# 测试集验证
knn = KNeighborsClassifier(n_neighbors=5)
knn.fit(X_train_pca, y_train_pred)
y_test_pred = knn.predict(X_test_pca)
accuracy = np.mean(y_test_pred == y_test)
print('accuracy:', accuracy)
```
具体的实现步骤如下:
1. 首先,我们使用Pandas库中的read_csv函数来载入MNIST数据集,将其存储在一个Pandas的DataFrame对象中。
2. 接下来,我们将数据集中的特征和标签分别存储在X和y变量中。
3. 然后,我们使用sklearn库中的train_test_split函数将数据集划分为训练集和测试集,其中测试集占总样本数的30%。
4. 下一步,我们使用sklearn库中的PCA类对训练集数据进行降维处理,将其降至50维。
5. 然后,我们使用sklearn库中的KMeans类实现Kmeans++聚类算法,并将其应用于训练集数据上。这里我们将聚为10类。
6. 接着,我们使用sklearn库中的silhouette_score函数计算Kmeans++聚类算法的sh系数。
7. 最后,我们使用sklearn库中的KNeighborsClassifier类实现KNN算法,并将其应用于测试集数据上进行验证。这里我们将K值设为5,即选择5个最邻近的样本来预测测试样本的标签。最后,我们计算预测准确率并输出结果。
注意,在实际应用中,我们可能需要根据具体情况对降维维度、聚类类数和K值等超参数进行调整,以达到更好的聚类效果和预测准确率。
阅读全文