K-Means聚类算法的多均值实现方法

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资源摘要信息:"一种具有特定K簇的多均值聚类方法的实现.zip_K._k-means聚类算法_聚类" ### 知识点 1. **K-means聚类算法概述** K-means聚类算法是一种广泛使用的无监督学习算法,用于将数据点分组成K个簇。其基本思想是:通过迭代地选择聚类中心(即簇的均值),然后将每个数据点分配到最近的簇中心所代表的簇中,直至簇中心不再发生变化,从而实现对数据的聚类。 2. **算法流程** K-means算法的基本流程通常包括以下步骤: - **初始化**:随机选择K个数据点作为初始聚类中心。 - **分配过程**:对数据集中的每一个点,计算它与每一个聚类中心的距离,根据最近原则将其分配到对应的簇。 - **更新过程**:重新计算每个簇的均值,该均值是簇内所有点的坐标均值,用作下一轮分配的新聚类中心。 - **迭代**:重复分配和更新过程,直至满足停止条件(如达到最大迭代次数或聚类中心变化非常小)。 3. **算法特性** - **优点**:算法简单,易于理解和实现,对于大数据集,特别是簇的形状为凸型时效果较好。 - **缺点**:需要预先指定簇的数量K,可能会陷入局部最优解,对初始值敏感,且对非球形簇的聚类效果不佳。 4. **实现细节** - **选择合适的K值**:可以通过肘部法则、轮廓系数、基于知识的方法等来尝试确定最佳的聚类数量。 - **初始化策略**:除了随机选择,还可以使用k-means++方法提高聚类质量。 - **距离度量**:最常用的是欧氏距离,但在特定问题中也可以使用曼哈顿距离、余弦相似度等其他距离度量。 - **数据预处理**:对数据进行归一化或标准化处理,以避免因量纲不同对聚类结果产生影响。 5. **K-means算法的应用场景** K-means算法在许多领域都有应用,如市场细分、社交网络分析、文档聚类、图像分割、机器学习中的特征空间转换等。 6. **资源文件分析** - **压缩包名称**:KDD2019_K-Multiple-Means-master,暗示该文件可能与KDD(Knowledge Discovery in Databases,数据库知识发现)会议有关,且可能包含与K-means算法相关的多个版本或变体。 - **K簇的多均值聚类方法**:可能是K-means算法的一个变体,其中“多均值”可能指的是每个簇有多个中心点,这在传统K-means中是不常见的。这种变体可能为了适应更复杂的簇结构或提高聚类质量而设计。 7. **代码实现的注意事项** - **代码调试**:实际应用中,代码可能需要根据数据集的特性进行调整和调试。 - **并行计算**:由于K-means算法的计算通常可以并行化,因此在大数据集上实现时,需要考虑利用并行计算技术以提高效率。 - **算法优化**:对于大数据集,直接使用传统的K-means算法可能会遇到性能瓶颈,因此可能需要考虑使用更高效的算法变种,如Mini-batch K-means。 通过上述描述和知识点的分析,我们可以得出,该资源文件提供了一种实现K-means聚类算法的方法,并可能包含对于传统K-means算法的改进和优化。对于研究者和开发者来说,该资源可以是探索聚类算法在实际应用中如何更有效工作的起点。

import time import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.cluster import MiniBatchKMeans, KMeans from sklearn.metrics.pairwise import pairwise_distances_argmin from sklearn.datasets import make_blobs # Generate sample data np.random.seed(0) batch_size = 45 centers = [[1, 1], [-1, -1], [1, -1]] n_clusters = len(centers) X, labels_true = make_blobs(n_samples=3000, centers=centers, cluster_std=0.7) # Compute clustering with Means k_means = KMeans(init='k-means++', n_clusters=3, n_init=10) t0 = time.time() k_means.fit(X) t_batch = time.time() - t0 # Compute clustering with MiniBatchKMeans mbk = MiniBatchKMeans(init='k-means++', n_clusters=3, batch_size=batch_size, n_init=10, max_no_improvement=10, verbose=0) t0 = time.time() mbk.fit(X) t_mini_batch = time.time() - t0 # Plot result fig = plt.figure(figsize=(8, 3)) fig.subplots_adjust(left=0.02, right=0.98, bottom=0.05, top=0.9) colors = ['#4EACC5', '#FF9C34', '#4E9A06'] # We want to have the same colors for the same cluster from the # MiniBatchKMeans and the KMeans algorithm. Let's pair the cluster centers per # closest one. k_means_cluster_centers = k_means.cluster_centers_ order = pairwise_distances_argmin(k_means.cluster_centers_, mbk.cluster_centers_) mbk_means_cluster_centers = mbk.cluster_centers_[order] k_means_labels = pairwise_distances_argmin(X, k_means_cluster_centers) mbk_means_labels = pairwise_distances_argmin(X, mbk_means_cluster_centers) # KMeans for k, col in zip(range(n_clusters), colors): my_members = k_means_labels == k cluster_center = k_means_cluster_centers[k] plt.plot(X[my_members, 0], X[my_members, 1], 'w', markerfacecolor=col, marker='.') plt.plot(cluster_center[0], cluster_center[1], 'o', markerfacecolor=col, markeredgecolor='k', markersize=6) plt.title('KMeans') plt.xticks(()) plt.yticks(()) plt.show() 这段代码每一句在干什么

2023-06-01 上传