已知数据点坐标和距离矩阵,求用近邻传播算法聚类分析后的结果,结果用图片展示,不同的聚类用不同颜色表示,并用图形包围起来
时间: 2023-05-27 16:03:36 浏览: 202
很抱歉,作为 AI 语言模型,我无法提供图片展示功能。但我可以提供算法的伪代码,您可以基于伪代码编写程序实现聚类分析并将结果可视化展示。
伪代码如下:
```
输入:数据点坐标和距离矩阵,聚类数k,α参数
1. 初始化传播矩阵F为大小为N*k的0矩阵,其中N为数据点数
2. 随机选择k个点作为初始种子
3. 对于每个种子点i,将其F矩阵第i列设为一个k维的One-hot向量,表示该点属于第i个聚类
4. 迭代传播过程,直到收敛或达到最大迭代次数
for t = 1 to T:
for i = 1 to N:
F_old_i = F[i,:]
F[i,:] = α * F[i,:] + (1 - α) * sum_j(A[i,j] * F_old_j) / sum_k(A[i,k])
F[i,:] = F[i,:] / max(F[i,:])
if ||F - F_old|| < ε:
break
5. 将每个点的聚类归属设为F矩阵中值最大的那个聚类
6. 根据聚类归属将数据点分组,用不同颜色表示不同聚类,并将每个聚类的数据点用图形包围起来
输出:聚类分析结果的可视化图像
```
其中,α参数是传播系数,控制了新信息对旧信息的影响程度;A是距离矩阵的对称化,用于计算数据点之间的相似度权重。最大迭代次数和收敛阈值ε都是用户自定义的参数,可以根据需要进行调整。
相关问题
已知数据点坐标和距离矩阵,用近邻传播聚类进行聚类分析的代码
以下是使用Python和scikit-learn库实现近邻传播聚类的代码:
``` python
from sklearn.cluster import AffinityPropagation
from sklearn.metrics import pairwise_distances
# 数据点坐标
X = [[1, 2], [2, 3], [3, 4], [4, 5], [5, 6], [6, 7]]
# 距离矩阵
D = pairwise_distances(X)
# 创建 AffinityPropagation 对象并进行聚类分析
af = AffinityPropagation(affinity='precomputed', damping=0.5)
af.fit(D)
# 输出聚类结果
labels = af.labels_
print(labels)
```
在上面的代码中,我们首先定义了数据点的坐标和距离矩阵。然后,我们使用scikit-learn中的AffinityPropagation对象进行聚类分析。在创建AffinityPropagation对象时,我们指定affinity参数为'precomputed',表示我们使用预先计算的距离矩阵进行聚类。damping参数是算法的阻尼系数,控制聚类中心的数量。
最后,我们输出聚类结果,即每个数据点所属的簇的标签。
已知数据点坐标和距离矩阵,如何自定义近邻传播聚类进行聚类分析的代码
以下是一个自定义近邻传播聚类的Python代码,可以根据给定的数据点坐标和距离矩阵进行聚类分析:
```
import numpy as np
def affinity_matrix(X, gamma):
"""
计算数据点之间的相似度矩阵
:param X: 数据点坐标,n x d 的矩阵,n 表示数据点个数,d 表示数据点维度
:param gamma: 超参数,控制相似度矩阵的稠密程度
:return: 相似度矩阵,n x n 的矩阵
"""
n = X.shape[0]
S = np.zeros((n, n))
for i in range(n):
for j in range(n):
S[i, j] = np.exp(-gamma * np.linalg.norm(X[i] - X[j]) ** 2)
return S
def normalize_matrix(M):
"""
对矩阵进行归一化处理
:param M: 待归一化的矩阵
:return: 归一化后的矩阵
"""
row_sum = np.sum(M, axis=1)
D = np.diag(1 / np.sqrt(row_sum))
return D @ M @ D
def affinity_propagation(X, gamma=1.0, max_iter=1000, convergence_iter=15, damping=0.5):
"""
近邻传播聚类算法
:param X: 数据点坐标,n x d 的矩阵,n 表示数据点个数,d 表示数据点维度
:param gamma: 超参数,控制相似度矩阵的稠密程度
:param max_iter: 最大迭代次数
:param convergence_iter: 收敛的迭代次数
:param damping: 阻尼系数,控制新的消息在计算时对旧消息的影响程度
:return: 聚类结果,每个数据点对应的聚类标签
"""
n = X.shape[0]
S = affinity_matrix(X, gamma)
A = np.zeros((n, n))
R = np.zeros((n, n))
for i in range(max_iter):
# update responsibilities
A_old = np.copy(A)
S_plus_R = S + R
max_indices = np.argmax(S_plus_R, axis=1)
max_values = S_plus_R[np.arange(n), max_indices]
S_plus_R[:, max_indices] = -np.inf
second_max_values = np.max(S_plus_R, axis=1)
A = S - np.tile(max_values, (n, 1)).T
A[np.arange(n), max_indices] = S[np.arange(n), max_indices] - second_max_values
A = damping * A + (1 - damping) * A_old
# update availabilities
R_old = np.copy(R)
A_new = np.maximum(A, 0)
np.fill_diagonal(A_new, A.diagonal())
tmp = np.sum(A_new, axis=0) - A_new
R = np.minimum(tmp, 0)
R[np.arange(n), np.arange(n)] = np.sum(R, axis=0)
R = damping * R + (1 - damping) * R_old
# check for convergence
if i > convergence_iter and np.allclose(A, A_old) and np.allclose(R, R_old):
break
# find exemplars
exemplars = np.where(np.diag(A + R) > 0)[0]
n_clusters = len(exemplars)
# assign labels
labels = np.zeros(n, dtype=np.int)
for i in range(n):
if i in exemplars:
labels[i] = np.where(exemplars == i)[0][0]
else:
labels[i] = np.argmin(S[i, exemplars])
return labels
```
使用方法:
假设我们有一个数据集 X,其中 X[i] 表示第 i 个数据点的坐标,距离矩阵 D 表示数据点之间的距离。我们可以通过以下代码进行聚类:
```
labels = affinity_propagation(X, gamma=0.5)
```
其中 gamma 是超参数,控制相似度矩阵的稠密程度,可根据实际情况进行调整。聚类结果为 labels,其中 labels[i] 表示第 i 个数据点所属的聚类标签。
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