数据挖掘数据聚类
数据挖掘聚类方法
数据挖掘聚类方法数据挖掘是从大量数据中发现有用的信息和模式的过程。
聚类是数据挖掘中的一种重要方法，它将数据对象划分为一组相似的子集，称为簇。
聚类方法可以为数据分析和决策提供有用的信息，有助于理解数据之间的关系，以及发现数据中隐藏的模式和结构。
在数据挖掘中，有许多聚类方法可以选择，下面将简要介绍几种常见的聚类方法。
1. K-means聚类算法：K-means是最常用的聚类算法之一、它将数据划分为K个簇，其中K是用户定义的参数。
该算法通过计算每个数据点和簇中心之间的距离来确定每个数据点属于哪个簇。
迭代地更新簇中心直到达到停止准则，例如簇中心不再改变或达到最大迭代次数。
2.层次聚类算法：层次聚类是一种自底向上或自顶向下的聚类方法。
自底向上的层次聚类从每个数据点开始，并将其合并到形成类似的数据点的簇中，最终形成一个完整的层次聚类树。
自顶向下的层次聚类从所有数据点开始，将其划分为较小的簇，并逐渐进行合并，最终形成一个完整的层次聚类树。
层次聚类可以通过不同的相似度度量方法来执行，例如单连接和完整连接。
3. 密度聚类算法：密度聚类是一种根据数据点之间的密度将数据划分为不同簇的方法。
DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）是一种常见的密度聚类算法。
DBSCAN基于定义半径内存在最小数量数据点的密度来确定核心点，并通过核心点之间的连通性来形成簇。
4. 基于模型的聚类算法：基于模型的聚类方法假设数据是从特定概率分布生成的，并试图通过对数据进行建模来识别簇。
混合高斯模型（Gaussian Mixture Model，GMM）是基于模型的聚类方法的一个例子。
GMM假设数据是由多个高斯分布组成的，通过最大似然估计来确定每个数据点属于哪个高斯分布。
在选择合适的聚类方法时，需要考虑数据的特性、问题的目标以及算法的优缺点。
不同聚类方法适用于不同类型的数据和问题。
完整版数据挖掘中的聚类分析方法
完整版数据挖掘中的聚类分析方法聚类分析方法是数据挖掘领域中常用的一种数据分析方法，它通过将数据样本分组成具有相似特征的子集，并将相似的样本归为一类，从而揭示数据中隐藏的模式和结构信息。
下面将从聚类分析的基本原理、常用算法以及应用领域等方面进行详细介绍。
聚类分析的基本原理聚类分析的基本原理是将数据样本分为多个类别或群组，使得同一类别内的样本具有相似的特征，而不同类别之间的样本具有较大的差异性。
基本原理可以总结为以下三个步骤：1.相似性度量：通过定义距离度量或相似性度量来计算数据样本之间的距离或相似度。
2.类别划分：根据相似性度量，将样本分组成不同的类别，使得同一类别内的样本之间的距离较小，不同类别之间的距离较大。
3.聚类评估：评估聚类结果的好坏，常用的评估指标包括紧密度、分离度和一致性等。
常用的聚类算法聚类算法有很多种，下面将介绍常用的几种聚类算法：1. K-means算法：是一种基于划分的聚类算法，首先通过用户指定的k值确定聚类的类别数，然后随机选择k个样本作为初始聚类中心，通过迭代计算样本到各个聚类中心的距离，然后将样本划分到距离最近的聚类中心对应的类别中，最后更新聚类中心，直至达到收敛条件。
2.层次聚类算法：是一种基于树状结构的聚类算法，将样本逐步合并到一个大的类别中，直至所有样本都属于同一个类别。
层次聚类算法可分为凝聚式（自底向上）和分裂式（自顶向下）两种。
凝聚式算法首先将每个样本作为一个初始的类别，然后通过计算样本之间的距离来逐步合并最近的两个类别，直至达到停止准则。
分裂式算法则是从一个包含所有样本的初始类别开始，然后逐步将类别分裂成更小的子类别，直至达到停止准则。
3. 密度聚类算法：是一种基于样本密度的聚类算法，通过在数据空间中寻找具有足够高密度的区域，并将其作为一个聚类。
DBSCAN （Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）算法是密度聚类算法的代表，它通过定义距离和邻域半径来确定样本的核心点、边界点和噪声点，并通过将核心点连接起来形成聚类。
数据挖掘中的聚类分析与分类模型比较
数据挖掘中的聚类分析与分类模型比较数据挖掘是一种通过自动或半自动的方法来发现数据模式、建立模型和进行预测的技术。
在数据挖掘的过程中，聚类分析和分类模型是两种重要的方法，它们在从数据中提取有用信息方面起到了关键作用。
本文将对这两种方法进行比较，探讨它们的优缺点及在实际应用中的差异。
一、聚类分析聚类分析是一种无监督学习的方法，它是指在没有预定义类别标签的情况下自动将数据分组或分类的方法。
聚类分析的目标是利用数据自身的特点将相似的数据点聚集在一起，不同的数据点被分成不同的类别。
聚类分析可以帮助我们发现数据中的隐藏模式和结构，进行数据的可视化和理解，识别异常值和离群点等。
聚类分析的优点：1.适用范围广：聚类分析可以适用于各种类型的数据，包括数值型数据、文本数据和图像数据等，因此在各个领域都有着广泛的应用。
2.无需先验知识：聚类分析不需要先验知识或者标签，它可以自动发现数据中的结构和模式，适用于未知的数据集。
3.可解释性强：聚类分析生成的结果是一组相互独立的类别，每个类别都有其特定的特征和属性，因此结果易于理解和解释。
聚类分析的缺点：1.结果不稳定：聚类分析的结果会受到初始化的影响，有时候可能会出现不稳定的情况，需要多次运行算法来得到稳定的结果。
2.难以确定聚类数目：在聚类分析中，通常需要指定聚类的数目，但是很难确定一个合适的聚类数目，这可能会影响聚类分析的结果。
3.对噪声和异常值敏感：聚类分析对数据中的噪声和异常值比较敏感，它可能会将这些噪声和异常值也划分到一个类别中，影响聚类的结果。
二、分类模型分类模型是一种监督学习的方法，它是指在有预定义类别标签的情况下建立模型，用来预测新数据点的类别标签。
分类模型的目标是根据已知的类别标签来训练模型，使其能够对未知数据进行分类。
分类模型可以帮助我们进行预测和决策，识别潜在的规律和模式，进行风险评估和市场分析等。
分类模型的优点：1.预测准确性高：分类模型可以利用已知的类别标签来建立模型，因此通常具有比较高的预测准确性，能够较好地进行分类。
数据挖掘算法_聚类数据挖掘
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
基于质心的 k－means聚类算法
坐标表示 5 个点｛ X1,X2,X3,X4,X5｝作为一个聚类分析的二维
样 本 ： X1＝（0,2），X2＝（0,0），X3＝（1.5,0），X4＝ （5,0），X5＝（5,2）。假设要求的簇的数量k=2。
聚类分析的应用实独立变量 数目增加时， 发现簇的难 度开始增加
美陆军委托他人研究如何重新设计女兵服装，目 的在于减少不同尺码制服的库存数，但必须保证 每个士兵都有合体的制服。 选取了3000名女性，每人有100多个度量尺寸。
常见的聚类方法--划分聚类方法
典型的应用
作为一个独立的分析工具，用于了解数据的分布； 作为其它算法的一个数据预处理步骤；
应用聚类分析的例子
市场销售: 帮助市场人员发现客户中的不同群体， 然后用这些知识来开展一个目标明确的市场计划； 土地使用: 在一个陆地观察数据库中标识那些土地 使用相似的地区；
保险: 对购买了汽车保险的客户，标识那些有较高 平均赔偿成本的客户；
第1步：由样本的随机分布形成两个簇： C ＝｛X1,X2,X4｝和C2＝｛X3,X5｝。 这两个簇的质心M1和M2是：
1
1 2
M ＝｛(0+0+5)/3,(2+0+0)/3｝＝｛1.66，0.66｝；
M ＝｛（1.5+5）/2，（0+2）/2｝＝｛3.25，1.00｝；
基于质心的 k－means聚类算法
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数据挖掘中的聚类分析方法
数据挖掘中的聚类分析方法数据挖掘是一项数据分析过程，通过使用复杂算法和技术来发现隐藏在数据中的模式和关系。
聚类分析方法是数据挖掘中应用广泛的一种方法，它可以将一组数据分为不同组，每组中的对象具有相似的属性，并且不同组之间的对象有明显的差异。
本文将介绍聚类分析的一些基本概念、聚类算法和聚类分析的应用领域。
一、聚类分析的一些基本概念聚类分析是将一组对象按照它们之间的相似度分成多个组的过程。
相似度可以用多种方式进行衡量，比如欧几里得距离、曼哈顿距离、闵可夫斯基距离等。
在聚类分析中，一个重要的概念是簇，它是指一组具有相似属性的对象。
聚类分析的目标是将数据集合分为多个簇，并使得不同簇之间的相似度越小越好，而同一簇内的相似度越大越好。
二、聚类算法聚类算法可以分为层次聚类算法和非层次聚类算法两种。
层次聚类算法将数据集中的对象分为一系列越来越小的簇，并形成一个树形结构，即所谓的聚类树。
非层次聚类算法则直接把数据分成簇，并不会形成树形结构，它们的算法主要有K均值聚类、DBSCAN聚类、层次聚类、EM聚类等。
K均值聚类K均值聚类是一种基于距离的聚类算法。
该算法的基本思想是，将数据集中的对象分为k个簇，每个簇都有一个中心点，称为簇的质心。
首先随机选取k个质心，然后计算每个对象离这k个质心的距离，将其划分到距离最近的质心所在的簇。
接着重新计算每个簇的质心，再次对每个对象进行重新的簇分配，直到簇不再发生变化或达到一定的迭代次数。
DBSCAN聚类DBSCAN聚类是一种基于密度的聚类算法。
该算法的基本思想是，在不同密度的区域中划分不同的簇。
算法需要指定两个参数：邻域半径Eps和最小点数MinPts。
如果一个点的邻域内点的个数大于等于MinPts，则该点为核心点。
如果一个点的邻域内存在核心点，则该点为边界点。
如果一个点既不是核心点也不是边界点，则为噪声点。
聚簇的算法步骤是：随机选择一个点，将该点的邻域内的点加入到该簇中，并继续扫描邻域内其他点，将与该点密度可达的点加入到该簇中。
知识点归纳 数据挖掘中的聚类分析与分类算法
知识点归纳数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘是指从大量数据中自动发现有用的模式、关系或规律的过程。
在数据挖掘过程中，聚类分析和分类算法是两个常用且重要的技术。
本文将对这两个知识点进行归纳总结。
一、聚类分析聚类分析是将一组无标签的数据对象进行分组或聚类的数据挖掘技术。
其目标是通过对象之间的相似性将它们划分为若干个簇，使得同一簇内的对象相似度高，不同簇之间的相似度低。
聚类分析广泛应用于市场分割、社交网络分析、图像处理等领域。
常用的聚类算法有以下几种：1. K-means算法：K-means是一种基于距离度量的聚类算法。
它通过逐步迭代，将数据集分为K个簇，使得每个数据对象与本簇内的其他对象的相似度最高。
2. 层次聚类算法：层次聚类算法是一种通过计算不同类别之间的相似性，并逐步合并相似度高的类别的方式进行数据聚类的方法。
Hierarchical Agglomerative Clustering（HAC）是层次聚类的一种常见算法。
3. 密度聚类算法：密度聚类算法是一种通过计算对象的密度来确定簇的方法，常见的算法有DBSCAN和OPTICS算法。
这类算法可以有效地发现具有不同密度分布的聚类。
二、分类算法分类算法是将带有标签的数据集按照类别或标签进行划分的数据挖掘技术。
通过学习已有数据集的特征和类别标签，分类算法能够对新的未标记数据进行分类预测。
分类算法广泛应用于垃圾邮件过滤、文本分类、风险评估等领域。
常用的分类算法有以下几种：1. 决策树算法：决策树算法是一种基于树形结构的分类算法。
它通过对数据集进行递归分割，使得每个子节点具有最佳的纯度或信息增益，从而实现对数据的分类。
2. 朴素贝叶斯算法：朴素贝叶斯算法是一种基于条件概率的分类算法。
它假设特征之间相互独立，并通过计算条件概率来进行分类预测。
3. 支持向量机算法：支持向量机算法是一种通过寻找最优分割超平面将数据划分为不同类别的算法。
数据挖掘中的聚类算法与分类算法比较
数据挖掘中的聚类算法与分类算法比较数据挖掘是一种从大规模数据集中提取模式或关系的技术。
在数据挖掘中，聚类算法和分类算法是两种常用的技术，它们分别用于发现数据中的相似模式和对数据进行分类。
本文将比较这两种算法的特点、应用场景、优缺点等方面。
首先，聚类算法和分类算法的基本原理和目标是不同的。
聚类算法旨在将数据集中的对象分成具有相似特征的多个群组，以便从数据中发现隐藏的结构和模式。
而分类算法则是对给定的数据对象进行分类，将其分到事先定义好的类别中。
其次，聚类算法和分类算法的应用场景不同。
聚类算法通常用于数据探索和分析，例如市场细分、用户群体分析等。
而分类算法通常用于预测和决策，例如垃圾邮件过滤、信用评分等。
在算法效果方面，聚类算法和分类算法各有优缺点。
聚类算法的优点是能够自动发现数据中的潜在结构，不需要先验知识，适用于未标记数据。
但是其缺点是难以确定最佳的聚类数目和聚类质量评价。
分类算法的优点是可以进行有监督学习，需要少量标记数据就能实现高精度的分类。
但是其缺点是需要预先定义类别，且对噪声和特征空间较大的数据不够稳定。
此外，聚类算法和分类算法在不同的数据特征下也会有不同的表现。
聚类算法对于具有明显分布结构的数据效果较好，而分类算法对于具有清晰类别的数据效果较好。
因此，在实际应用中，我们需要根据数据的特点选择适合的算法来处理。
在选择算法时，我们需要综合考虑数据的特点、应用场景、算法的优缺点等因素。
有时候，我们也可以将聚类算法和分类算法结合起来使用，例如可以先用聚类算法将数据集进行分组，然后再在每个小组中应用分类算法进行预测。
总的来说，聚类算法和分类算法各有其适用的场景和优缺点，我们需要根据具体情况选择合适的算法。
在实际应用中，我们也可以结合不同的算法来发挥它们的优势，以更好地解决问题。
希望本文的比较能够帮助读者更好地理解聚类算法和分类算法的特点和应用。
数据挖掘中的聚类算法与分类算法比较
数据挖掘中的聚类算法与分类算法比较数据挖掘是一种从大量的数据中发现规律和模式的技术。
在数据挖掘中，聚类算法和分类算法是两种常用的方法。
本文将对聚类算法和分类算法进行比较，并介绍它们的不同特点。
首先，聚类算法是一种将数据分成不同组的方法。
聚类算法通过计算数据点之间的相似性来将数据划分为不同的簇。
常用的聚类算法有K-means、层次聚类和密度聚类等。
聚类算法可以帮助我们发现数据中隐藏的模式和结构，以及探索数据之间的关系。
聚类算法的主要优点是无监督学习，可以在没有标签的情况下对数据进行分组。
然而，聚类算法对于大规模数据集和高维数据的处理效果较差，且对初始参数的敏感性较高。
与之相反，分类算法是将数据分成预定义类别的方法。
分类算法通过学习先验知识和特征来确定数据所属的类别。
常用的分类算法有决策树、朴素贝叶斯和支持向量机等。
分类算法可以帮助我们对未知数据进行预测和分类。
分类算法的主要优点是可以利用标记数据进行有监督学习，因此对于小规模数据和有标签数据的处理效果较好。
然而，分类算法在遇到类别不平衡、特征选择不当等问题时性能可能下降。
总结起来，聚类算法和分类算法在数据挖掘中各有优势和限制。
聚类算法适用于无标签数据的探索和分组，可以揭示数据中的潜在模式和结构。
而分类算法适用于有标签数据的分类和预测，可以根据已有知识和特征对未知数据进行分类。
在实际应用中，我们可以根据具体问题和数据的特点选择合适的算法。
然而，聚类算法与分类算法之间也存在一些相似之处。
首先，它们都属于无监督学习算法，都可以对数据进行自动学习和模式发现。
其次，它们都需要对数据进行预处理和特征选择，以确保算法的有效性和准确性。
最后，无论是聚类算法还是分类算法，在应用过程中都需要根据实际需求进行参数调整和模型评估。
综上所述，聚类算法和分类算法在数据挖掘中有着重要的作用，并且各自有着不同的特点和应用场景。
在实际应用中，我们需要根据具体问题的需求和数据的特点选择合适的算法，以达到最好的挖掘结果。
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如，对经常购买酸奶的客户 对累计消费达到12个月的老客户
针对潜在客户派发广告，比在大街上乱发传单 命中率更高，成本更低！
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聚类应用
谁是银行信用卡的黄金客户？
利用储蓄额、刷卡消费金额、诚信度等变量对客户分 类，找出“黄金客户”！
这样银行可以制定更吸引的服务，留住客户！比如：
一定额度和期限的免息透支服务！ 商场的贵宾打折卡！ 在他或她生日的时候送上一个小蛋糕！
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聚类分析原理
变量按测量尺度分类 间隔尺度变量
连续变量，如长度、重量、速度、温度等
有序尺度变量
等级变量，不可加，但可比，如一等、二等、三 等奖学金
名义尺度变量
类别变量，不可加也不可比，如性别、职业等
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3.2 相似性度量
聚类分析符合“物以类聚，人以群分“的原则，它 把相似性大的样本聚集为一个类型 聚类分析的关键问题：如何在聚类过程中自动地确 定类型数目
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角度相似性度量
样本与之间的角度相似性度量定义为它们之间夹角
的余弦
S(x, y) cos xT y
|| x || || y ||
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3.3 聚类准则
相似性度量 → 集合与集合的相似性 相似性准则 → 分类效果好坏的评价准则 聚类准则: 试探法
定义一种相似性度量的阈值 聚类准则函数法
1
2
3
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距离相似性度量
d
Байду номын сангаас
c
a b
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解决尺度问题——标准化
yi xi a
yi xi m s
yi xi minxi maxxi minxi yi x i max xi minxi
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解决尺度问题
为了进行聚类，我们需要一种合适的距离度量尺 度。 这种距离度量尺度依赖于特征标准化方法 为了选择标准化方法我们必须知道聚类的类型 试错法是唯一的避免这种恶性循环的方法。选择 不同的条件进行试验，通过观察、数据解释和效 用分析评价相应的解。平衡各特征值的贡献，并 保持原有的语义信息。
数据挖掘领域
作为其他数学算法的预处理步骤，获得数据分布状况， 集中对特定的类做进一步的研究
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聚类分析原理
聚类分析中“类”的特征： 聚类所说的类不是事先给定的，而是根据数据的相
似性和距离来划分 聚类的数目和结构都没有事先假定
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聚类分析原理
聚类方法的目的是寻找数据中： 潜在的自然分组结构 感兴趣的关系
监督学习：需要用训练样本进行学习和训练 非监督学习：对于没有类别标签的样本集，根
据该问题本身的目的和样本的特性，把全体N 个样本划分为若干个子集，同类样本特性相差 小，异类样本特性相差大。
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聚类应用
花瓣的“物以类聚”
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聚类应用
早在孩提时代，人就通过不断改进下意识中的聚类 模式来学会如何区分猫和狗，动物和植物
主要内容
3.1 引言 3.2 相似性度量 3.3 聚类准则 3.4 基于试探的两种聚类算法 3.5 系统聚类法 3.6 动态聚类 3.7 聚类评价
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3.1 引言
聚类：将数据分组成为多个类别，在同一个类内对 象之间具有较高的相似度，不同类之间的对象差别 较大。 根据各个待分类的模式特征相似程度进行分类，相 似的归为一类，不相似的作为另一类。
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距离相似性度量
距离阈值对聚类的影响
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距离相似性度量
特征选取不当使聚类无效 特征选取不足引起误分类 模式特征坐标单位的选取也会强烈地影响聚类
结果
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距离相似性度量
特征选取不当使聚类无效
2 1
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距离相似性度量
特征选取不足引起误分类
谁经常光顾商店，谁买什么东西，买多少？
按照卡记录的光临次数、光临时间、性别、年龄、 职业、购物种类、金额等变量分类
这样商店可以….
识别顾客购买模式（如喜欢一大早来买酸奶和鲜肉， 习惯周末时一次性大采购）
刻画不同的客户群的特征
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聚类应用
挖掘有价值的客户，并制定相应的促销策略：
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聚类分析原理
分成两组，颜色相同的牌 为一组
A K Q J
颜色相同的牌为一组
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聚类分析原理
分组的意义在于我们怎么定义并度量“相似性” 因此衍生出一系列度量相似性的算法
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聚类分析原理
相似性的度量（统计学角度）
距离Q型聚类（主要讨论）
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聚类分析原理
什么是自然分组结构? 有16张牌，如何将他们分组呢？
A K Q J
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聚类分析原理
分成四组：每组里花色相 同，组与组之间花色相异
A K Q J
花色相同的牌为一组
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聚类分析原理
分成四组，符号相同的牌 为一组
A K Q J
符号相同的的牌为一组
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相似性度量
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相似性度量
距离相似性度量 角度相似性度量
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距离相似性度量
模式样本向量与之间的欧氏距离定义为：
d
De (x, y) || x y || | xi yi |2 i 1
若距离阈值ds选择过大，则全部样本被视作一 个唯一类型；若ds选取过小，则可能造成每个 样本都单独构成一个类型
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聚类应用
经济领域：
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的客户群的特征。
谁喜欢打国际长途，在什么时间，打到那里？ 对住宅区进行聚类，确定自动提款机ATM的安放位置 股票市场板块分析
生物学领域
推导植物和动物的分类； 对基因分类，获得对种群的认识
主要用于对样本分类
常用的距离有：
明考夫斯基距离(包括：绝对距离、欧式距离、切比 雪夫距离)
兰氏距离 马氏距离 斜交空间距离 此不详述，可参考《应用多元分析》（第二版）王学
民
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聚类分析原理
相似系数R型聚类 用于对变量分类，可以用变量之间的相似系数 的变形，如1－rij定义距离