python的K-means代码

时间: 2023-06-18 14:08:22 浏览: 98
以下是Python实现K-means算法的基本代码: ```python import numpy as np import random # 计算两个向量之间的欧几里得距离 def euclidean_distance(x1, x2): return np.sqrt(np.sum((x1 - x2)**2)) class KMeans: def __init__(self, K=2, max_iters=100, plot_steps=False): self.K = K self.max_iters = max_iters self.plot_steps = plot_steps # 初始化聚类中心 self.centroids = [] # 每个数据点所属的簇 self.clusters = [[] for _ in range(self.K)] def predict(self, X): self.X = X self.n_samples, self.n_features = X.shape # 随机选择K个样本作为初始聚类中心 random_sample_idxs = random.sample(range(self.n_samples), self.K) self.centroids = [self.X[idx] for idx in random_sample_idxs] # 开始迭代 for _ in range(self.max_iters): self.clusters = self._create_clusters(self.centroids) if self.plot_steps: self._plot() old_centroids = self.centroids self.centroids = self._get_centroids(self.clusters) # 如果聚类中心不再变化,停止迭代 if self._is_converged(old_centroids, self.centroids): break if self.plot_steps: self._plot() # 返回每个数据点所属的簇 return self._get_cluster_labels(self.clusters) def _create_clusters(self, centroids): clusters = [[] for _ in range(self.K)] for idx, sample in enumerate(self.X): centroid_idx = self._closest_centroid(sample, centroids) clusters[centroid_idx].append(idx) return clusters def _closest_centroid(self, sample, centroids): distances = [euclidean_distance(sample, point) for point in centroids] closest_idx = np.argmin(distances) return closest_idx def _get_centroids(self, clusters): centroids = np.zeros((self.K, self.n_features)) for idx, cluster in enumerate(clusters): cluster_mean = np.mean(self.X[cluster], axis=0) centroids[idx] = cluster_mean return centroids def _is_converged(self, old_centroids, centroids): distances = [euclidean_distance(old_centroids[i], centroids[i]) for i in range(self.K)] return sum(distances) == 0 def _get_cluster_labels(self, clusters): labels = np.empty(self.n_samples) for cluster_idx, cluster in enumerate(clusters): for sample_idx in cluster: labels[sample_idx] = cluster_idx return labels def _plot(self): fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 8)) for i, index in enumerate(self.clusters): point = self.X[index].T ax.scatter(*point) for point in self.centroids: ax.scatter(*point, marker="x", color="black", linewidth=2) plt.show() ``` 使用示例: ```python from sklearn.datasets import make_blobs import matplotlib.pyplot as plt X, y = make_blobs(centers=3, n_samples=500, random_state=42) kmeans = KMeans(K=3, max_iters=150, plot_steps=True) y_pred = kmeans.predict(X) fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 8)) for i in range(len(X)): ax.scatter(X[i][0], X[i][1], color='C{}'.format(y_pred[i])) plt.show() ```
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