请编写代码实现鸢尾花数据DBSCAN聚类,鸢尾花数据保存在iris_pca_self.csv文件中(设 eps=0.5, min_samples=5)(注意:不得直接调用 sklearn 或其他库中的 Kmeans 或类似函 数),并输出聚类结果(簇总数,各样本的所属簇编号)。调用 matplotlib 的 scatter 函数将聚类后各样本可视化输出(不同簇内 的样本用不同的颜色表示)。调用 sklearn 库中函数,计算得到外部指标(RI、FMI)和内部指标 (DBI)。

时间: 2024-03-23 13:43:54 浏览: 15
好的,我会为你解答这个问题。 首先,我们需要读取鸢尾花数据集,这里使用 pandas 库来读取数据: ```python import pandas as pd data = pd.read_csv('iris_pca_self.csv') ``` 接着,我们需要实现 DBSCAN 聚类算法,这里我们可以参考 DBSCAN 的伪代码来实现: ```python def dbscan(data, eps, min_samples): # 初始化所有点为未访问状态 visited = [False] * len(data) # 初始化所有点的簇编号为 -1,表示未分类 clusters = [-1] * len(data) # 初始化簇编号为 0 cluster_index = 0 # 遍历每个点 for i in range(len(data)): # 如果该点已经访问过,跳过 if visited[i]: continue # 标记该点为已访问状态 visited[i] = True # 找到该点的所有邻居点 neighbors = find_neighbors(data, i, eps) # 如果邻居点数量小于 min_samples,该点为噪声点 if len(neighbors) < min_samples: clusters[i] = -1 # 否则,扩展聚类 else: expand_cluster(data, visited, clusters, i, neighbors, cluster_index, eps, min_samples) cluster_index += 1 return clusters def find_neighbors(data, center, eps): neighbors = [] # 计算该点与其他所有点的距离 for i in range(len(data)): if i == center: continue dist = np.linalg.norm(data[i] - data[center]) if dist < eps: neighbors.append(i) return neighbors def expand_cluster(data, visited, clusters, center, neighbors, cluster_index, eps, min_samples): # 将该点加入当前聚类 clusters[center] = cluster_index # 遍历邻居点 for i in neighbors: # 如果该点未访问过,标记为已访问 if not visited[i]: visited[i] = True # 找到该点的邻居点 new_neighbors = find_neighbors(data, i, eps) # 如果邻居点数量大于等于 min_samples,将其加入当前聚类 if len(new_neighbors) >= min_samples: neighbors += new_neighbors # 如果该点还未分类,将其加入当前聚类 if clusters[i] == -1: clusters[i] = cluster_index ``` 这个算法用到了两个辅助函数 `find_neighbors` 和 `expand_cluster`,前者用于找到某个点的邻居点,后者用于扩展聚类。这两个函数的实现都比较简单,这里就不赘述了。 接下来,我们可以使用上述函数进行聚类: ```python import numpy as np # 调用 dbscan 函数进行聚类 clusters = dbscan(data.values, eps=0.5, min_samples=5) # 输出簇总数和各样本的所属簇编号 print('Total clusters:', len(np.unique(clusters))) print('Cluster labels:', clusters) ``` 最后,我们可以使用 matplotlib 库将聚类结果可视化输出: ```python import matplotlib.pyplot as plt # 绘制散点图 colors = ['r', 'g', 'b', 'c', 'm', 'y', 'k'] for i in range(len(data)): plt.scatter(data.iloc[i, 0], data.iloc[i, 1], c=colors[clusters[i]]) plt.show() ``` 至此,我们已经成功实现了鸢尾花数据集的 DBSCAN 聚类,并将聚类结果可视化输出。 最后,我们可以使用 sklearn 库中的函数计算得到外部指标(RI、FMI)和内部指标(DBI): ```python from sklearn import metrics # 计算外部指标 labels_true = data['label'].values print('RI:', metrics.adjusted_rand_score(labels_true, clusters)) print('FMI:', metrics.fowlkes_mallows_score(labels_true, clusters)) # 计算内部指标 print('DBI:', metrics.davies_bouldin_score(data.values, clusters)) ``` 好了,以上就是完整的代码实现。

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