使用Fuzzy C-Means聚类算法提高数据集准确性

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本文档介绍的是关于使用模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)聚类算法的函数实现,其目的是对给定的数据集进行高精度的聚类分析。Fuzzy C-Means 是一种基于模糊集合理论的非监督学习方法,它不同于传统的硬聚类(如K-means),允许数据点同时属于多个簇,从而增加了聚类的灵活性。 函数`FCMClust`的输入参数包括数据集`data`、期望的簇数量`cluster_n`以及可选的参数选项`options`。参数`options`默认包含四个值:聚类指数`expo`(通常大于1,用于控制模糊程度)、最大迭代次数`max_iter`、最小改进阈值`min_impro`(当连续两次迭代之间的误差小于这个阈值时停止迭代)和是否显示进度信息`display`(布尔值,用于控制输出结果)。如果提供的参数个数不正确或存在缺失值,函数会给出相应的错误提示并使用默认设置。 函数的主要步骤如下: 1. 获取数据集的行数(data_n)和列数(in_n)。 2. 初始化迭代变量,包括空的目标函数值数组`obj_fcn`,用于存储每次迭代的聚类效果,以及初始化中心(`center`)和初始的U矩阵(模糊度矩阵,表示每个样本点对每个簇的隶属度)。 3. 进入主循环,每轮迭代都会调用`stepfcm`函数,该函数负责更新中心和U矩阵,同时计算当前迭代的目标函数值。 4. 如果设置了`display`选项,函数会在每次迭代后输出当前的迭代次数和目标函数值。 5. 当满足停止条件(即连续两次迭代的目标函数变化小于`min_impro`)时,跳出循环,返回最终的U矩阵、簇中心和目标函数值。 这个函数提供了一个完整的框架来运用模糊C均值聚类算法对数据进行分组,并通过调整参数优化聚类效果。在实际应用中,用户可以根据数据集的特点和需求,灵活配置参数,以获得最佳的聚类结果。