聚类算法综述:从传统到现代应用

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"这篇PDF文档是《Survey of Clustering Algorithms》, 由Rui Xu和Donald Wunsch II撰写,发表在2005年的IEEETRANSACTIONSONNEURALNETWORKS期刊上,卷16,第3期。这篇论文是对聚类算法的综合概述,虽然有些陈旧,但对传统聚类方法有详尽的整理,特别适合用于追溯相关领域的研究文献。论文提到了聚类在统计学、计算机科学和机器学习等多个领域的应用,并在一些基准数据集、旅行商问题以及生物信息学中展示了聚类算法的实际运用。此外,还讨论了与聚类紧密相关的主题,如距离度量和聚类验证。关键词包括:自适应共振理论(ART),聚类,聚类算法,聚类验证,神经网络,距离,自组织特征映射(SOFM)。" 这篇论文详细介绍了聚类分析这一在数据挖掘和机器学习中至关重要的技术。聚类是一种无监督学习方法,它将数据集中的对象依据相似性或距离进行分组,形成所谓的“簇”。论文涵盖了多种经典的聚类算法,这些算法可能包括: 1. K-Means:K-Means是最常用的聚类方法之一,基于欧几里得距离,通过迭代优化过程来分配每个数据点到最近的簇中心。 2. 层次聚类:包括凝聚型和分裂型两种,通过构建一棵层次树(Dendrogram)来展示数据的聚类结构。 3. DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise):一种基于密度的聚类算法,能发现任意形状的簇,并对噪声数据具有较好的处理能力。 4. ART(Adaptive Resonance Theory):一种自适应神经网络模型,用于自动分类,其聚类能力取决于学习率和阈值参数。 5. SOM(Self-Organizing Feature Map):自组织特征映射,是一种神经网络模型,通过竞争学习实现数据的二维映射,可以揭示数据的内在结构。 6. 距离度量:论文还讨论了如何衡量数据点之间的相似性,如欧几里得距离、曼哈顿距离、余弦相似度等,这些距离度量在选择合适的聚类算法时至关重要。 7. 聚类验证:在选择最佳聚类结果时,聚类验证方法如Calinski-Harabasz指数、Davies-Bouldin指数等可以帮助评估聚类的性能。 8. 应用实例:作者通过分析基准数据集(如UCI Machine Learning Repository中的数据)和实际问题(如旅行商问题的优化)来展示聚类的应用效果。 9. 生物信息学:聚类在生物信息学中也有广泛应用,例如基因表达数据的分析,帮助研究人员识别基因表达模式。 尽管《Survey of Clustering Algorithms》这篇论文年代较早,但它提供了一个全面的聚类算法概览,对于理解早期的聚类方法和探索相关领域的经典研究非常有价值。通过引文,读者可以追踪到最新的研究成果和发展动态。