KMeans算法,对已有数据集“./testSet.txt”文件进行簇划分(可以尝试取不同K值时的效果)。

时间: 2024-02-11 17:09:24 浏览: 73
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使用matlab进行实现的kmeans算法。数据集。

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好的,我理解了你的问题。为了实现KMeans算法对数据集进行簇划分,我们需要先安装Python的数据处理库numpy和数据可视化库matplotlib。你可以在终端或命令提示符中使用以下命令安装: ``` pip install numpy matplotlib ``` 然后,我们可以使用以下Python代码实现簇划分: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 加载数据集 def loadDataSet(fileName): dataMat = [] fr = open(fileName) for line in fr.readlines(): curLine = line.strip().split('\t') fltLine = list(map(float,curLine)) dataMat.append(fltLine) return dataMat # 计算欧氏距离 def distEclud(vecA, vecB): return np.sqrt(np.sum(np.power(vecA - vecB, 2))) # 随机初始化簇质心 def randCent(dataSet, k): n = np.shape(dataSet)[1] centroids = np.mat(np.zeros((k,n))) for j in range(n): minJ = min(dataSet[:,j]) rangeJ = float(max(dataSet[:,j]) - minJ) centroids[:,j] = np.mat(minJ + rangeJ * np.random.rand(k,1)) return centroids # KMeans算法 def kMeans(dataSet, k, distMeas=distEclud, createCent=randCent): m = np.shape(dataSet)[0] clusterAssment = np.mat(np.zeros((m,2))) centroids = createCent(dataSet, k) clusterChanged = True while clusterChanged: clusterChanged = False for i in range(m): minDist = np.inf; minIndex = -1 for j in range(k): distJI = distMeas(centroids[j,:],dataSet[i,:]) if distJI < minDist: minDist = distJI; minIndex = j if clusterAssment[i,0] != minIndex: clusterChanged = True clusterAssment[i,:] = minIndex,minDist**2 print("簇心:\n", centroids) for cent in range(k): ptsInClust = dataSet[np.nonzero(clusterAssment[:,0].A==cent)[0]] centroids[cent,:] = np.mean(ptsInClust, axis=0) return centroids, clusterAssment # 绘制数据集和簇 def showCluster(dataSet, k, centroids, clusterAssment): fig, ax = plt.subplots() plt.title("KMeans Cluster") plt.xlabel("X") plt.ylabel("Y") plt.scatter(dataSet[:,0], dataSet[:,1], c=clusterAssment[:,0].A.ravel()) plt.scatter(centroids[:,0].A.ravel(), centroids[:,1].A.ravel(), s=100, c="red", marker="+") for i in range(k): ptsInClust = dataSet[np.nonzero(clusterAssment[:,0].A==i)[0]] rect = plt.Rectangle((ptsInClust[:,0].min(),ptsInClust[:,1].min()),ptsInClust[:,0].max()-ptsInClust[:,0].min(),ptsInClust[:,1].max()-ptsInClust[:,1].min(),linewidth=1,edgecolor='r',facecolor='none') ax.add_patch(rect) plt.show() # 测试KMeans算法 dataMat = np.mat(loadDataSet("./testSet.txt")) k = 4 centroids, clusterAssment = kMeans(dataMat, k) print("簇心:\n", centroids) showCluster(dataMat, k, centroids, clusterAssment) ``` 在上述代码中,我们首先定义了加载数据集、计算欧氏距离、随机初始化簇质心、KMeans算法和绘制数据集和簇的函数。然后,我们使用`loadDataSet`函数加载数据集,使用`kMeans`函数对数据集进行簇划分,使用`showCluster`函数绘制数据集和簇。最后,我们将数据集和簇绘制在一个图形界面中展示出来。 你可以调整代码中的`k`值,尝试不同的簇数,比如`k=2`或`k=3`,查看不同簇数对簇划分的影响。
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代码改进:import numpy as np import pandas as pd import matplotlib as mpl import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.datasets import make_blobs def distEclud(arrA,arrB): #欧氏距离 d = arrA - arrB dist = np.sum(np.power(d,2),axis=1) #差的平方的和 return dist def randCent(dataSet,k): #寻找质心 n = dataSet.shape[1] #列数 data_min = dataSet.min() data_max = dataSet.max() #生成k行n列处于data_min到data_max的质心 data_cent = np.random.uniform(data_min,data_max,(k,n)) return data_cent def kMeans(dataSet,k,distMeans = distEclud, createCent = randCent): x,y = make_blobs(centers=100)#生成k质心的数据 x = pd.DataFrame(x) m,n = dataSet.shape centroids = createCent(dataSet,k) #初始化质心,k即为初始化质心的总个数 clusterAssment = np.zeros((m,3)) #初始化容器 clusterAssment[:,0] = np.inf #第一列设置为无穷大 clusterAssment[:,1:3] = -1 #第二列放本次迭代点的簇编号,第三列存放上次迭代点的簇编号 result_set = pd.concat([pd.DataFrame(dataSet), pd.DataFrame(clusterAssment)],axis = 1,ignore_index = True) #将数据进行拼接,横向拼接,即将该容器放在数据集后面 clusterChanged = True while clusterChanged: clusterChanged = False for i in range(m): dist = distMeans(dataSet.iloc[i,:n].values,centroids) #计算点到质心的距离(即每个值到质心的差的平方和) result_set.iloc[i,n] = dist.min() #放入距离的最小值 result_set.iloc[i,n+1] = np.where(dist == dist.min())[0] #放入距离最小值的质心标号 clusterChanged = not (result_set.iloc[:,-1] == result_set.iloc[:,-2]).all() if clusterChanged: cent_df = result_set.groupby(n+1).mean() #按照当前迭代的数据集的分类,进行计算每一类中各个属性的平均值 centroids = cent_df.iloc[:,:n].values #当前质心 result_set.iloc[:,-1] = result_set.iloc[:,-2] #本次质心放到最后一列里 return centroids, result_set x = np.random.randint(0,100,size=100) y = np.random.randint(0,100,size=100) randintnum=pd.concat([pd.DataFrame(x), pd.DataFrame(y)],axis = 1,ignore_index = True) #randintnum_test, randintnum_test = kMeans(randintnum,3) #plt.scatter(randintnum_test.iloc[:,0],randintnum_test.iloc[:,1],c=randintnum_test.iloc[:,-1]) #result_test,cent_test = kMeans(data, 4) cent_test,result_test = kMeans(randintnum, 3) plt.scatter(result_test.iloc[:,0],result_test.iloc[:,1],c=result_test.iloc[:,-1]) plt.scatter(cent_test[:,0],cent_test[:,1],color = 'red',marker = 'x',s=100)

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