逐句解释这段代码:def kmeans(data, k): #样本数 num = data.shape[0] #初始质心 centers = initCenters(data, num, k) # 第一列:样本属于哪个簇 第二列:样本跟它所属簇的误差 clusterAssment = mat(zeros((num, 2))) clusterChanged = True while clusterChanged: clusterChanged = False #循环每一个样本 for i in range(num): print(i) # 最小距离 min_distance = 100000.0 # 定义样本所属的簇 minIndex = 0 # 循环计算每一个质心与该样本的距离 for j in range(k): distance = euclDistance(centers[j, :], data[i, :]) # 如果计算的距离小于最小距离,则更新最小距离 if distance < min_distance: min_distance = distance # 更新最小距离 clusterAssment[i, 1] = min_distance # 更新样本所属的簇 minIndex = j # 如果样本的所属的簇发生了变化 if clusterAssment[i, 0] != minIndex: # 质心要重新计算 clusterChanged = True # 更新样本的簇 clusterAssment[i, 0] = minIndex # 更新质心 for j in range(k): # 第j个簇所有的样本所在的索引 index_j = np.nonzero(clusterAssment[:, 0] == j) # 第j个簇所有的样本点 points_index = data[index_j] # 计算质心 centers[j, :] = np.mean(points_index, axis = 0) return clusterAssment

时间: 2023-06-25 20:01:49 浏览: 41
这段代码实现了 k-means 聚类算法,下面逐句解释: ``` def kmeans(data, k): #样本数 num = data.shape[0] #初始质心 centers = initCenters(data, num, k) # 第一列:样本属于哪个簇 第二列:样本跟它所属簇的误差 clusterAssment = mat(zeros((num, 2))) clusterChanged = True while clusterChanged: clusterChanged = False #循环每一个样本 for i in range(num): print(i) # 最小距离 min_distance = 100000.0 # 定义样本所属的簇 minIndex = 0 # 循环计算每一个质心与该样本的距离 for j in range(k): distance = euclDistance(centers[j, :], data[i, :]) # 如果计算的距离小于最小距离,则更新最小距离 if distance < min_distance: min_distance = distance # 更新最小距离 clusterAssment[i, 1] = min_distance # 更新样本所属的簇 minIndex = j # 如果样本的所属的簇发生了变化 if clusterAssment[i, 0] != minIndex: # 质心要重新计算 clusterChanged = True # 更新样本的簇 clusterAssment[i, 0] = minIndex # 更新质心 for j in range(k): # 第j个簇所有的样本所在的索引 index_j = np.nonzero(clusterAssment[:, 0] == j) # 第j个簇所有的样本点 points_index = data[index_j] # 计算质心 centers[j, :] = np.mean(points_index, axis = 0) return clusterAssment ``` - `data`:输入的聚类数据,是一个二维数组,每一行表示一个样本,每一列表示一个特征。 - `k`:预设的聚类簇数。 - `num`:输入数据的样本数量。 - `centers`:初始的聚类中心,通过 `initCenters` 函数随机生成。 - `clusterAssment`:一个二维矩阵,第一列表示每个样本所属的聚类簇编号,第二列表示该样本距离所属簇的距离误差。 - `clusterChanged`:表示聚类结果是否发生变化,若为 `True`,表示需要继续迭代聚类过程,否则表示聚类已经结束。 - `for i in range(num):`:循环遍历每个样本。 - `min_distance`:表示当前样本到其所属聚类簇的距离误差。 - `minIndex`:表示当前样本所属聚类簇的编号。 - `for j in range(k):`:循环遍历每个聚类簇。 - `euclDistance`:计算两个向量之间的欧氏距离。 - `if clusterAssment[i, 0] != minIndex:`:判断当前样本是否需要重新分配到新的聚类簇中。 - `for j in range(k):`:循环遍历每个聚类簇。 - `np.nonzero(clusterAssment[:, 0] == j)`:返回所有属于第 `j` 个聚类簇的样本的索引。 - `np.mean(points_index, axis = 0)`:计算所有属于第 `j` 个聚类簇的样本的均值,得到新的聚类中心。 - `return clusterAssment`:返回最终的聚类结果。

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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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