EM、k-means、GMM代码样例

时间: 2023-07-10 22:07:10 浏览: 52
EM算法样例代码: ``` import numpy as np # 定义高斯分布函数 def gaussian(x, mean, cov): n = x.shape[0] exp_part = np.exp(-0.5 * (x - mean).T.dot(np.linalg.inv(cov)).dot(x - mean)) coef = 1 / np.sqrt(((2 * np.pi) ** n) * np.linalg.det(cov)) return coef * exp_part # EM算法 def EM(X, K, max_iter): n, m = X.shape # 初始化参数 pi = np.ones(K) / K mu = X[np.random.choice(n, K, replace=False)] sigma = [np.eye(m) for i in range(K)] # 迭代 for iter in range(max_iter): # E步 gamma = np.zeros((n, K)) for i in range(n): for j in range(K): gamma[i, j] = pi[j] * gaussian(X[i], mu[j], sigma[j]) gamma[i] /= np.sum(gamma[i]) # M步 N_k = np.sum(gamma, axis=0) for j in range(K): mu[j] = np.sum(gamma[:, j].reshape(-1, 1) * X, axis=0) / N_k[j] sigma[j] = (X - mu[j]).T.dot(gamma[:, j].reshape(-1, 1) * (X - mu[j])) / N_k[j] pi[j] = N_k[j] / n return pi, mu, sigma ``` k-means算法样例代码: ``` import numpy as np # k-means算法 def kmeans(X, K, max_iter): n, m = X.shape # 随机初始化聚类中心 centers = X[np.random.choice(n, K, replace=False)] # 迭代 for iter in range(max_iter): # 计算每个样本到各个聚类中心的距离 dists = np.zeros((n, K)) for j in range(K): dists[:, j] = np.sum((X - centers[j]) ** 2, axis=1) # 将样本划分到最近的聚类中心 labels = np.argmin(dists, axis=1) # 更新聚类中心 for j in range(K): if np.sum(labels == j) > 0: centers[j] = np.mean(X[labels == j], axis=0) return centers, labels ``` GMM算法样例代码: ``` import numpy as np # 定义高斯分布函数 def gaussian(x, mean, cov): n = x.shape[0] exp_part = np.exp(-0.5 * (x - mean).T.dot(np.linalg.inv(cov)).dot(x - mean)) coef = 1 / np.sqrt(((2 * np.pi) ** n) * np.linalg.det(cov)) return coef * exp_part # GMM算法 def GMM(X, K, max_iter): n, m = X.shape # 初始化参数 pi = np.ones(K) / K mu = X[np.random.choice(n, K, replace=False)] sigma = [np.eye(m) for i in range(K)] # 迭代 for iter in range(max_iter): # E步 gamma = np.zeros((n, K)) for i in range(n): for j in range(K): gamma[i, j] = pi[j] * gaussian(X[i], mu[j], sigma[j]) gamma[i] /= np.sum(gamma[i]) # M步 N_k = np.sum(gamma, axis=0) for j in range(K): mu[j] = np.sum(gamma[:, j].reshape(-1, 1) * X, axis=0) / N_k[j] sigma[j] = np.zeros((m, m)) for i in range(n): sigma[j] += gamma[i, j] * np.outer(X[i] - mu[j], X[i] - mu[j]) sigma[j] /= N_k[j] pi[j] = N_k[j] / n return pi, mu, sigma ```

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