软计算在数据聚类技术中的应用
毕业设计(论文)-基于k-means算法的平面点集聚类系统[管理资料]
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(6)高维性：一个数据库可能含有若干维或者属性。很多聚类算法擅长处理低维数据，一般只涉及两到三维。通常最多在三维的情况下能够很好地判断聚类的质量。聚类数据对象在高维空间是非常有挑战性的，尤其是考虑到这样的数据可能高度偏斜，非常稀疏；
(7)处理噪声数据的能力：在现实应用中绝大多数的数据都包含了孤立点，空缺、未知数据或者错误的数据。有些聚类算法对于这样的数据敏感，将会导致质量较低的聚类结果；
人们已经提出了很多聚类算法，比如有基于划分的K-MEANS算法、CLARANS算法；基于层次的BIRCH算法、CURE算法；基于网格的STING算法、WaveCluster算法等。但是这些算法都存在着不足，所以就存在如何选择参数的问题，不适当的选择将会大大影响算法的结果。
2.2.1
给定类的个数k，随机挑选k个对象为初始聚类中心，利用距离最近的原则，将其余数据集对象分到k个类中去，聚类的结果由k个聚类中心来表达。算法采用迭代更新的方法，通过判定给定的聚类目标函数，每一次迭代过程都向目标函数值减少的方向进行。在每一轮中，依据k个参照点将其周围的点分别组成k个类，而每个类的几何中心将被作为下一轮迭代的参照点，迭代使得选取的参照点越来越接近真实的类几何中心，使得类内对象的相似性最大，类间对象的相似性最小。
软件在系统聚类分析中的应用
ＳＩＣ ＆ＴＣ Ｏ０Ｙ ＣＮＥ ＥＨ ＬＧ ． Ｅ Ｎ
圃圆
软件 在 系 统 聚 类 分析 中 的应 用
柴 继 贵 （ 都电子 机械 高等 专科 学校 成都 ６ ０ １ 成 １ ３ ） ０ 摘 要： 多元统计聚 类方 法已被 广泛应 用于 自然科 学和社会 科学 的各个 领域 ， 而在现 实处理 多元数据 聚类分析 中， 离不开统 计软件 的支持 ； 软件 由５ 其 免费 ， 源 ， － 开 强大的 统计分析 及其完 美的作 图功 能已得 到越来越 多人 的关 注与应 用； 本文 结合 实例介 绍 了软件 在 多元 统计 系 统 分 析 中 的应 用 。 关键 词 ： 软件 系统 聚类分析 应 用 中 图分 类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ２ ０ （） ０ ２ — １ １ ７ — ７ Ｉ ２ １ ） １ａ 一 ０ １ ０
一
求改 变 后 矩 阵 的 阶 数 ， 作Ｃ 计 ； Ｂ ｚｃ ｒ（ ； ％ 标准 化数据 矩阵 Ｘ＝ ｓｏ ｅＸ） Ｙ＝ｐ ｉｔＸ） ｄｓ （ ％ 用欧 氏距 离计算 两 求矩阵 最小值 ， 回最小值所在行ｅ 返 和 列 ｆ 及 值 的 大 小 ｇ； 以 两 之 间 的 距 离 Ｄ ｓ ｕ ｒｆ ｒ Ｙ ％ 欧氏 距离矩 阵 ＝ ｑ ａ ｅｏ ｍ（ ） ｆｒ ＝１ Ｃ为 ｖ ｃｏ （＋１１ 值 ， 生 ｏ ｌ ： ， ｅｔｒｃ ， 赋 ） 产
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NTSYS软件进行聚类分析——UPGMA实例
NTSYS软件进行聚类分析——UPGMA实例第一部分说明文档Cluster analysis 聚合分析NTSYSpc最常见的使用是对某些相似或相异矩阵进行各种聚类分析。
以下是一个批处理例子；首先，标准化数据矩阵，其次，计算各列之间的距离系数，第三，采用单链路聚类方法，第四，计算表面值（超度量）矩阵和相关系数，第五，以散点图形式显示结果并同时输出距离矩阵。
" Standardize the variables*stand o=data.nts r=sdata.nts" Compute a distance matrix*simint o=sdata.nts r=dist.nts c=dist" Do a single-link cluster analysis of the distance matrix*sahn o=dist.nts r=tree.nts cm=single" Compute cophenetic values*coph o=tree.nts r=coph.nts" Compute the cophenetic correlation*mxcomp x=coph.nts y=dist.nts" Display phenogram*tree o=tree.nts" Display distance matrix*output o=dist.nts第二部分实例解析如果你的数据集包含量纲不一致的变量，则必须要先经过标准化处理，可以用STAND 组件完成。
如下图指明了标准化窗口。
Test.nts文件将被按行(意味着行为变量)标准化，并输出标准化文件名为teststand.nts。
如果你的变量量纲一致(如，基因序列)或者是定性数据则不需要标准化处理。
输出结果如下（5个变量的简单统计）下一步，相似或非相似矩阵数据集必须要在标准化后的数据集上构建，用来衡量各OTUS（列）两两之间的相似/非相似程度。
spss软件聚类分析怎么用，从输入数据到结果，树状图结果。整个操作怎么进行。需要基本思路。
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整个操作怎么进行。
需要基本思路。
_问题描述：具体操作步骤，以前从未接触过，请高手指导，十分感谢答案1：： excel表：整理一份excel数据表，第一列为材料或数据的名称，后几列为各项数值导入数据：打开SPSS，点击File——Open——DATA, 选择已经编辑好的excel表点击analyze——Classify——Hierarchical cluster analysis——数据导入variables，表头项导入label case by；选择Method 项，根据需要选择方法，点击Plots选择dendrogram（打对勾），其余各项根据自己需要选择要计算的统计量，点击ok即可。
答案2：： 基于SPSS的聚类分析的实用方法（层次聚类法和迭代聚类法）层次聚类法和迭代聚类法的主要区别在于:层次聚类法的聚类结果受奇异值的影响非常大,且聚类过程是单方向的,一旦某个样本进入某一类,就不可能从该类出来,再归入其他的类;迭代聚类法的聚类结果受奇异值和不合适的聚类变量的影响较小,对于不合适的初始聚类可以进行反复调整,但其缺点是聚类结果对初始聚类非常敏感,而且它也只能得到局部最优解.（一）层次聚类Analyze--; C1assify--;Hierachical Cluster在“C1uster”组中选择聚类类型：要进行变量聚类选择指定“Vanables”；要进行观测量聚类指定“Cases”。
指定参与分析的变量，将选定的变量通过按钮箭头转移到箭头按钮右侧的“Variable[s]：”矩形框中；将标识变量通过下面一个箭头按钮转移到按钮右侧的“Label Cases by:”下面的矩形框中。
如果不使用系统默认值，或由于参与分析的变量量纲不一致需要指定选择项，则应该根据需要有选择性地执行下述某些步骤。
1．确定聚类方法在主对话框中，点击“Methed”按钮，展开分层聚类分析的方法选择对话框，即“Hierachical Cluster Analysis：Method”。
数据挖掘中的软计算方法及应用综述-最新范文
数据挖掘中的软计算方法及应用综述1在过去的数十年中,随着计算机软件和硬件的发展,我们产生和收集数据的能力已经迅速提高。
许多领域的大量数据集中或分布的存储在数据库中[1][2],这些领域包括商业、金融投资业、生产制造业、医疗卫生、科学研究,以及全球信息系统的万维网。
数据存储量的增长速度是惊人的。
大量的、未加工的数据很难直接产生效益。
这些数据的真正价值在于从中找出有用的信息以供决策支持。
在许多领域,数据分析都采用传统的手工处理方法。
一些分析软件在统计技术的帮助下可将数据汇总,并生成报表。
随着数据量和多维数据的进一步增加,高达109的数据库和103的多维数据库已越来越普遍。
没有强有力的工具,理解它们已经远远超出了人的能力。
所有这些显示我们需要智能的数据分析工具,从大量的数据中发现有用的知识。
数据挖掘技术应运而生。
数据挖掘就是指从数据库中发现知识的过程。
包括存储和处理数据,选择处理大量数据集的算法、解释结果、使结果可视化。
整个过程中支持人机交互的模式[3]。
数据挖掘从许多交叉学科中得到发展,并有很好的前景。
这些学科包括数据库技术、机器学习、人工智能、模式识别、统计学、模糊推理、专家系统、数据可视化、空间数据分析和高性能计算等。
数据挖掘综合以上领域的理论、算法和方法,已成功应用在超市、金融、银行[4]、生产企业[5]和电信,并有很好的表现。
软计算是能够处理现实环境中一种或多种复杂信息的方法集合。
软计算的指导原则是开发利用那些不精确性、不确定性和部分真实数据的容忍技术,以获得易处理、鲁棒性好、低求解成本和更好地与实际融合的性能。
通常,软计算试图寻找对精确的或不精确表述问题的近似解[6]。
它是创建计算智能系统的有效工具。
软计算包括模糊集、神经网络、遗传算法和粗集理论。
2数据挖掘中的软计算方法目前,已有多种软计算方法被应用于数据挖掘系统中,来处理一些具有挑战性的问题。
软计算方法主要包括模糊逻辑、神经网络、遗传算法和粗糙集等。
聚类算法
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划分法 划分法从一个初始的划分开始，不断的在 不同的群集之间重定位实体。这种方法通 常要求群集的数量被用户事先设定好。为 了达到全局最优，基于划分的聚类要求穷 举所有可能的划分。基于划分的方法 (Partitioning Method)，其代表算法有KMEANS、K-MEDOIDS等。
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聚类与分类
聚类 分类
聚类是一种 无监督的学 习方法，目 的是描述
分类是一种 有监督的学 习方法，目 的是预测
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相似性判断
聚类方法的核心问 题是对相似的对象 进行分组，因此需 要一些方法来判断 两个对象是否相似 。主要有两种方法 ，距离方法和相似 性方法。
距离度量
相似性度量
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距离度量 距离度量 用d（xi，xj） 表示两个对象间的距离，该 距离应满足下列条件： d（xi，xj） ≥0 当且仅当i=j，d（xi，xj）=0 反身性 d（xi，xj）= d（xj，xi） 对称性 d（xi，xk）≦d（xi，xj）+ d（xj，xk） 三角不等关系
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距离度量
数值
二进制
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基于密度的算法
基于密度的方法假设属于一个聚类的所有的点来自一个特 定的概率分布。数据的全部分布被认为是各种分布的组合。 这种方法的目标是识别出聚类以及它们的参数分布。这种 方法被设计用于发现任意形状的聚类。 该算法以一个对参数向量的初始评估开始，经过两阶段的 选择：“E阶段”,该阶段关于被观察数据的完全数据可能 的条件期望和当前参数的估值被计算。在“M阶段”， “E阶段”的期望可能最大的参数被决定。这个算法可以 收敛为一个对被观察数据的可能性的局部最大值。
MATLAB统计工具箱在聚类分析中的应用
MATLAB统计工具箱在聚类分析中的应用MATLAB统计工具箱提供给人们一个强有力的统计分析工具，是目前国际上流行的科学计算软件，具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，可实现数据计算、图形处理、自动处理和信息处理等多种功能；同时，随着经济社会的飞速发展，大数据时代已经悄然来临，海量的数据分类、处理工作显得尤为繁杂，而聚类分析在解决这一繁杂工作的过程中起着不可替代的作用。
那么采取何种办法对样本点进行聚类，才能使得大量的样本按照各自特性进行合理分类，也是一个值得探究的问题。
在MATLAB统计工具箱中提供了许多聚类分析工具，k-means 聚类就是其中一种，也叫k均值聚类，本文主要探讨k-means聚类方法，并将其运用于实例分析。
1.1 问题背景聚类分析（Cluster Analysis），是将一组研究对象分为相对同质的群组的统计分析技术，又称群分析或分类分析，通俗易懂的来说，它是根据“物以类聚”的道理，对某些指标或样品进行分类的一种多元统计分析方法。
也就是说，它们以大量的样品为讨论对象，在没有任何模式依循或可供参考的条件下，要求能够合理地按照各自的特性或属性来进行合理的分类，是在没有先验知识的情况下进行的。
也就是说聚类与分类的不同在于，聚类所要求划分的类是未知的，是将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程，所以在同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性。
从统计学的观点看，聚类分析是通过数据建模简化数据的一种方法。
当今社会正处于大数据时代，在商业方面，聚类分析是细分市场的有效工具，同时也可用于研究消费者行为，寻找新的潜在市场、选择实验的市场，并作为多元分析的预处理;在经济领域，其可以帮助市场分析人员从客户数据库中发现不同的客户群，并且用购买模式来刻画不同客户群的特征；对住宅区进行聚类，确定自动提款机ATM的安放位置；对股票市场板块分析，找出最具活力的板块龙头股；还可用于企业信用等级分类等方面。
现代智能算法在信号处理中的应用
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所以隐层数值的改变正比于上式的负值：
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而处理单元处理的结
果就是输出Y。由多个这样的信息处理单元构成的一个网络就是人工神经网络。
人工神经网络是一种多层向前神经网络， 一般分三层：输入层，隐层，输出层，也可以两层 或更多隐层。 层与层之间采用全互联方式，同一层单元之间不存 在相互连接。
自组织PNN应用于信号分选和识别
概率神经网络PNN的功能函数采用的不是Sigmoid型函数，而是指 数函数。采用这种函数形成的分类神经网络，可以得到非线性判决边界 ，且在一定条件下就可实现贝叶斯最优判决。
自组织神经网络是根据人脑具有的下列特点开发出来的。自组织 PNN利用人脑组织的一些特点，无须事先存储训练样本，而是通过边工 作边学习(记忆)，其内容即其隐含层各单元的权重，是利用其自身内部 的竞争学习获得的，竞争的获胜者是具有最大概率的模式，随着更多模 式的获得系统能自已调整记忆，并自动遗忘过旧的模式以适应新的复杂 环境
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软计算在数据聚类技术中的应用
摘要：软计算是一个新的研究领域,在求解复杂的组合优化问题中获得成功并表现出良好性能。
简单地介绍了软计算方法目前的研究状况，阐述了算法的基本原理和特性及其在聚类技术中的应用。
关键词：软计算聚类算法进化计算神经网络模糊逻辑
中图分类号：tm714 文献标识码：a 文章编号：
1007-9416(2012)02-0146-02
1、引言
数据挖掘技术历经十几年的发展，各种算法不断涌现，多学科间交叉，其中包括数理统计、人工智能、机器学习等，这些算法已经成功地运用于数据挖掘，解决了很多的实际问题。
近年来，人们对软计算理论进行了广泛地研究，特别是将这些算法运用于数据挖掘，解决了许多传统聚类算法无能为力的聚类问题，为聚类算法的研究开辟了新领域。
本文将介绍软计算[1]中比较典型的几种技术在数据聚类中的应用。
2、传统聚类分析算法简介
聚类分析是数据挖掘的重要技术之一。
聚类就是把相似度最大的样本归为一类的过程。
在这个过程中，数据是被无监督训练来处理的。
从现有的文献中可以知道很多种类的数据聚类算法，这些方法正广范应用于数据聚类技术中，对信息的处理起到了巨大的作用，但也存在着不足[2]。
这些算法在实现过程中，容易陷入局部最优，
而得不到全局最优解。
随着所处理数据的不断变化它们的缺点和不足就会表现出来。
人们想出了很多的策略对这些经典的聚类算法进行改进，得到了很好的效果。
尽管这样，对于很多的聚类问题，传统的聚类算法也是束手无策的。
3、软计算简介
软计算[3]，也称为“计算智能”，是人工智能的重要组成部分，它是研究模拟人类的思维或生物的自适应、自组织能力，来实现计算技术智能性的一门新学科。
模糊逻辑的创始人l.a.zadeh提出了“软计算”的概念，并指出其关键技术和应用领域。
软计算促进了各种智能理论、模型和方法的综合集成研究，有利于解决更为复杂的问题。
进化计算、人工神经网络和模糊逻辑这三项技术已经成为了软计算的主要的支撑技术。
通常软计算得到的结果是近似最优的，例如进化计算用来进行最优解的搜索；人工神经网络用来对数据进行分类；模糊集用来处理不确定性的概念及其推理的过程。
与传统聚类方法相比，这些算法使系统的智能性更强，弥补了传统算法的一些不足。
4、数据挖掘中的软计算方法
4.1 进化计算
4.1.1 遗传算法
遗传算法[4]是软计算中的一种进化计算算法，基本思想是优胜劣汰为原则，用概率传递规则代替确定性的规则，对包含可能解的
群体反复使用遗传学的基本操作，不断生成新的群体，使种群不断进化，同时以全局的搜索技术搜索和优化群体中的最优个体，以求得满足要求的最优解。
遗传算法在组合优化问题、机器学习、人工生命等领域显示出了它的应用前景和潜力。
4.1.2 人工免疫系统
人工免疫系统[5]是进化计算的一种新型算法，基本思想是借鉴生物免疫系统各种原理和机制而产生的各种智能系统的统称。
它是一种自动识别、自我组织的自适应系统，由几个基本功能组成，有组织地分布于身体的各个部位。
免疫系统的主要功能是识别身体内的细胞（或分子），把这些细胞分为自体和非自体细胞，非自体细胞又被进一步地识别和分类，便于免疫系统以适当方式刺激身体地防御机制，杀死有害的非自体细胞，生物免疫系统的学习是不断的识别外部抗原和自己身体内部的自有细胞而演化地进行的。
聚类过程实质上就是免疫系统不断产生抗体，识别抗体，最后产生可以捕获抗原的最佳抗体的过程。
4.2 人工神经网络
人工神经网络是迅速发展起来的一个研究领域。
它是运用人类神经的运动机理，模拟人脑的思维，通过神经元间的相互作用来完成运算。
神经网络不仅具备了人类的某些思维特性，而且同时具备了强大的学习能力。
人工神经网络对数据挖掘的贡献主要是在规则的提取和自组织上，它对分类或决策分析是非常重要的。
基于神经网
络的聚类算法比较著名的方法有：竞争学习和自组织特性映射，这两种方法都涉及有竞争的神经元。
人工神经网络有很多的优良特性，适用范围很广，对于复杂问题有其独特的解决方案和处理过程。
人们对神经网路进行了大量的研究，目前有许多成熟的网络模型应用于实际中。
4.3 模糊逻辑方法
模糊逻辑[6]是一种应用最早的软计算方法，可以说它的发展导致了软计算理论的出现。
模糊逻辑理论研究在社会生活的各个领域均有广泛的应用。
目前，模糊技术被认为是另一种不同功能的数据聚类的方法。
模糊聚类是运用模糊理论对数据进行模糊划分的一种分析方法，基于这一概念人们提出了许多数据聚类算法。
4.4 混合方法
混合的方法是指以上技术的综合运用，这里特别强调各种技术相互协作。
软计算理论产生不是仅研究单项技术，主要是研究如何将这些技术集成起来。
例如模糊－神经结合了模糊逻辑和神经网络这两种方法，建立了模糊神经网络系统，它把神经网络的优点与模糊逻辑可以解决模型中不确定、模糊的知识特点结合了起来。
这种设计，使该系统具有了模糊推理、模糊决策等功能。
同时利用模糊聚类分析的特点，解决了模糊神经网路搜索时间长和易陷入局部最优的缺陷。
这些方法均体现出各种智能技术协同工作的优势。
通过大量的研究表明混合方法应用数据挖掘具有十分优良的特性。
5、算法总结
以上对一些常见的软计算方法运用于数据聚类的基本原理进行了阐述。
聚类问题实质上是一个线性整数规划问题，软计算方法在处理这类问题时，与传统方法相比，优势还是比较明显的。
它们具有各自的特点：(1)遗传算法可实现全局并行搜索，搜索空间大且不断优化，在求解大规模优化问题的全局最优解方面具有广泛的应用。
它对初始值不敏感和不易陷入局部最优解，在处理聚类问题时可保持良好的全局分布特性；(2)人工免疫系统理论还处于研究和发展阶段，具有很多的不稳定因素，与遗传算法具有相同之处，在获取全局最优结方面显示了优越性，算法实现相对简单；(3)由于神经网络的黑箱问题、收敛速度慢和学习训练时间很长等缺点，所以神经网络先前被认为不适合应用于数据挖掘，但它处理分类和决策问题是特别有效的；(4)模糊聚类方法被广泛使用，人们对其研究的时间也较长，它所得到的聚类结果较稳定，准确性较高。
随着各种智能技术的不断完善，软计算理论已经得到了迅速的发展。
这为数据聚类技术提供了许多有效的方法，也将不断地推动数据聚类技术向前发展。
参考文献
[1]l.a.zadeh. fuzzy logic, neural networks, and soft computing[j]. communications of the acm,1999,37:77-84. [2]朱明,数据挖掘[m].合肥:中国科学技术大学出版社,2002.
[3]张智星等.神经-模糊和软计算[m].西安:西安交通大学出版社,2000.
[4]湛燕,杨芳,王熙照.基于遗传算法学习聚类算法的中心个数[j].计算机工程与应用,2003,16:86-87.
[5]莫宏伟.人工免疫系统原理与应用[m].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002.
[6]聂承启,聂伟强,彭云.数据挖掘中的模糊聚类分析[j].计算机工程与应用,2003,33:184-186.。