一种改进的K-means聚类算法

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kmeans++聚类算法步骤

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kmeans++聚类算法步骤K-means++是一种改进的K-means聚类算法,其主要目的是为了解决K-means算法在初始化质心时的随机性,以避免陷入局部最优解。

以下是K-means++的步骤:1.选择初始质心:在开始时,算法随机选择一个点作为第一个质心。

然后,在选择下一个质心时,算法会考虑所有未被选为质心的点,并选择一个使聚类结果尽可能好的点作为质心。

具体来说,算法计算每个点的"代价",这取决于该点与已选质心的距离。

然后,选择具有最小代价的点作为下一个质心。

这个过程重复k次,直到选择了k个质心。

2.分配数据点到最近的质心:一旦确定了k个质心,每个数据点被分配到最近的质心所代表的聚类中。

3.重新计算质心:对于每个聚类,新的质心被计算为该聚类中所有点的平均值。

4.迭代:步骤2和步骤3重复进行,直到质心不再发生显著变化或者达到预设的最大迭代次数。

这种改进使得K-means++在许多情况下都比传统的K-means更稳定,并且通常能找到更好的聚类结果。

然而,由于它需要更多的计算和存储,所以在大数据集上可能比K-means慢。

K-means++聚类算法适用于需要找到紧凑、分离良好的聚类的场景。

具体来说,以下是一些可能适用的场景:1.特征维度为数值型的数据聚类:该算法适用于对数值型特征进行聚类的任务,例如市场分析、金融分析、社交网络分析等领域。

2.文本聚类:在文本聚类中,可以将文本数据转换为数值矩阵,然后使用K-means++算法进行聚类。

例如,可以将新闻网站上的相同话题的新闻聚集在一起,并自动生成一个个不同话题的新闻专栏。

3.图像分割:在图像分割中,可以使用K-means++算法将图像中的像素划分为不同的区域,以便更好地识别和理解图像。

4.市场细分:市场细分是指将整个市场划分为不同的细分市场,以满足不同消费者的需求。

K-means++算法可以根据消费者的行为、兴趣和偏好将消费者划分为不同的群体。

加权k-means算法

加权k-means算法

加权k-means算法
加权K-means算法是一种改进的K-means算法,它在计算簇心点时考虑了每个样本点的重要性。

加权K-means算法根据每个样本点的重要程度为其分配不同的权重,使得权重较大的样本点在计算簇心点时具有更大的影响力。

通过为样本点分配不同的权重,加权K-means 算法能够更好地处理具有不同重要性的数据,从而得到更加准确和可靠的聚类结果。

加权K-means算法的实现步骤如下:
1.初始化:选择K个样本点作为初始簇心点,并为每个样本点分配一个权重值。

2.分配样本点到簇:根据每个样本点到各个簇心点的距离,将样本点分配到最近的簇中。

3.计算新的簇心点:根据每个簇中样本点的权重和坐标,计算新的簇心点。

权重较大的样本点对计算簇心点时的贡献更大。

4.更新权重:根据每个样本点到新计算的簇心点的距离,更新样本点的权重。

5.重复步骤2-4直到满足停止条件(例如,达到预设的最大迭代次数或簇心点收敛)。

6.输出结果:最终得到的K个簇心点和每个样本点的簇标签即为加权K-means算法的输出结果。

需要注意的是,加权K-means算法的权重值可以是人为设定的,也可以通过其他算法或启发式方法计算得到。

另外,由于加权K-mea
ns算法需要为每个样本点分配权重,因此对于大规模数据集,加权K -means算法可能需要更多的计算资源和时间。

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法
K-Modes是一种经典的聚类算法,它可以根据数据集中的类别特征将数据划分为不同的类别。

然而,K-Modes算法有一些缺陷,例如对初始质心位置的敏感性、计算复杂度高等。

为了解决这些问题,研究人员提出了改进的K-Modes聚类算法。

这种算法结合了
K-Modes聚类和模糊聚类的思想,具有更好的鲁棒性和更快的计算速度。

1. 初始化隶属度矩阵U和距离矩阵D。

其中,U矩阵表示每个样本属于各个聚类的概率,初始化为随机值;D矩阵表示每个样本与每个聚类中心的距离,初始化为K-Modes的初始距离矩阵。

2. 计算新的聚类中心。

根据U矩阵和数据集中的类别特征,计算每个聚类的新中心。

3. 更新隶属度矩阵U。

根据新的聚类中心和距离矩阵D,更新U矩阵。

4. 停止条件判断。

如果满足停止条件(例如U矩阵的变化小于某个阈值),则结束迭代;否则,继续执行第2步和第3步。

1. 通过初始化隶属度矩阵U和距离矩阵D,避免了对初始质心位置的敏感性。

这样可以减少算法的随机性,提高聚类的稳定性。

2. 引入模糊聚类的思想,将样本分配到多个聚类中心,增加了聚类的灵活性。

3. 算法具有更快的计算速度,因为距离矩阵D可以预先计算,减少了计算的时间复杂度。

总之,改进的K-Modes聚类算法是一种有效的聚类算法,可以应用于数据挖掘、模式识别、图像分析等领域。

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法K-Modes聚类算法是一种适用于离散型数据的聚类算法,它是K-Means算法的一种扩展。

K-Modes算法使用了众数(mode)而不是均值来计算簇的中心,因此更适合于处理离散型数据。

K-Modes算法也存在一些局限性,例如对初始簇中心的选择敏感、对异常值敏感、对簇数K的选择不确定等。

有必要对K-Modes算法进行改进,以提高其在实际应用中的效果。

1. 改进初始簇中心的选择。

传统的K-Modes算法通常是随机选择初始簇中心,这样容易受到初始值的影响,导致结果不稳定。

改进的算法可以使用一些启发式方法或者基于数据特征的方法来选择初始簇中心,可以使用K-Means++的方法来选择初始簇中心,或者根据数据的分布特点来选择初始簇中心。

2. 改进簇的更新策略。

传统的K-Modes算法在簇的更新过程中通常是采用硬聚类的方式,即每个样本只能属于一个簇,这样容易导致结果受到异常值的影响。

改进的算法可以考虑使用软聚类的方式,允许每个样本以一定的概率属于多个簇,这样能够减小异常值对结果的影响。

3. 改进距离度量方法。

传统的K-Modes算法通常使用简单的汉明距离或者Jaccard距离来度量样本之间的相似度,然而这样的距离度量方法对于离散型数据的特点并不充分考虑。

改进的算法可以采用更加适合离散型数据的距离度量方法,例如可以考虑使用基于熵的距离度量方法来度量样本之间的相似度。

4. 改进簇数K的选择方法。

传统的K-Modes算法通常需要人工指定簇数K,这样需要一定的先验知识,并且结果对K的选择敏感。

改进的算法可以采用一些自动选择簇数K的方法,例如可以采用基于模型评估准则(如轮廓系数、Calinski-Harabasz指数等)来选择簇数K。

5. 改进对离散型数据的处理。

传统的K-Modes算法对离散型数据的处理方法比较简单,通常是采用one-hot编码或者标签编码来处理离散型数据。

改进的算法可以考虑使用更加适合离散型数据的编码方法,例如可以使用基于分布的编码方法来处理离散型数据。

改进的层次k均值聚类算法

改进的层次k均值聚类算法

改进的层次k均值聚类算法K-means聚类算法是一种基于距离的无监督学习算法,它在数据挖掘和机器学习中广泛应用。

然而,传统的K-means算法存在着一些问题,特别是在处理大规模数据、噪声数据和高维数据方面表现欠佳。

为了解决这些问题,研究人员提出了许多改进的K-means聚类算法。

改进的层次K-means聚类算法是一种比传统K-means更有效的聚类算法之一。

它通过增加层次结构的方式在多个层次进行聚类,能够对复杂数据结构和噪声数据进行更好的处理。

以下是改进的层次K-means聚类算法的特点及其优点:1. 增加层次结构改进的K-means聚类算法通过增加层次结构,在不同层次上进行聚类,能够更好地处理具有复杂结构的数据。

在每个层次中,数据被分为更小的聚类中心,每个聚类中心代表一个数据点的集合。

然后,将这些聚类中心看作新的数据点,再在下一个层次中重复这个过程。

通过这种方式,能够生成具有不同层次的聚类结果。

2. 非独立性噪声数据处理传统的K-means算法无法有效地处理非独立性噪声数据,这种数据可能会对聚类结果造成影响。

改进的层次K-means聚类算法通过使用权重和距离函数处理非独立性噪声数据。

具体来说,对于每个数据点,根据其与其他数据点的距离和它的权重计算它的新的聚类中心。

这种方式能够使非独立性噪声数据对聚类结果的影响降到最低,提高聚类准确率。

3. 处理大规模数据传统的K-means算法在处理大规模数据时效率低下,需要大量时间和计算资源。

改进的层次K-means聚类算法通过数据分区和并行处理技术能够更好地处理大规模数据。

具体来说,将数据分为小的块,在不同的处理器上并行处理。

这种方式能够减少计算时间,提高效率。

4. 多样性聚类结果改进的层次K-means聚类算法能够生成多样性的聚类结果,这种结果能够更好地反映数据的不同特征和结构。

在不同的层次上进行聚类,能够得到不同的聚类结果,这些结果代表了数据的不同方面。

(完整版)X-means:一种针对聚类个数的K-means算法改进

(完整版)X-means:一种针对聚类个数的K-means算法改进

X-means:一种针对聚类个数的K-means算法改进摘要尽管K-means很受欢迎,但是他有不可避免的三个缺点:1、它的计算规模是受限的。

2、它的聚类个数K必须是由用户手动指定的。

3、它的搜索是基于局部极小值的。

在本文中,我们引入了前两种问题的解决办法,而针对最后一个问题,我们提出了一种局部补救的措施。

根据先前有关算法改进的工作,我们引入了一种根据BIC(Bayesian Information Criterion)或者AIC(Akaike information criterion)得分机制而确定聚类个数的算法,本文的创新点包括:两种新的利用充分统计量的方式,还有一种有效地测试方法,这种方法在K-means算法中可以用来筛选最优的子集。

通过这样的方式可以得到一种快速的、基于统计学的算法,这种算法可以实现输出聚类个数以及他们的参量值。

实验表明,这种技术可以更科学的找出聚类个数K值,比利用不同的K值而重复使用K-means算法更快速。

1、介绍K-means算法在处理量化数据中已经用了很长时间了,它的吸引力主要在于它很简单,并且算法是局部最小化收敛的。

但是它有三点不可避免的缺点:首先,它在完成每次迭代的过程中要耗费大量的时间,并且它所能处理的数据量也是很少的。

第二,聚类个数K值必须由用户自身来定义。

第三,当限定了一个确定的K值时,K-means算法往往比一个动态K值的算法表现的更差。

我们要提供针对这些问题的解决办法,通过嵌入树型的数据集以及将节点存储为充分统计变量的方式来大幅度提高算法的计算速度。

确定中心的分析算法要考虑到泰森多边形边界的几何中心,并且在估计过程的任何地方都不能存在近似的方法。

另外还有一种估计方法,“黑名单”,这个列表中将会包含那些需要在指定的区域内被考虑的图心。

这种方法不仅在准确度上以及处理数据的规模上都表现的非常好,而这个快速算法在X-means 聚类算法当中充当了结构算法的作用,通过它可以很快的估计K值。

一种改进的k-means初始聚类中心选取算法

一种改进的k-means初始聚类中心选取算法
Ab t a t sr c :T e t d t n l k me n h s s n i v t o t e i i a cu tr g c n e . n i e n h s d f cin, e i r v d ag — h r i o a - a s a e s ii t h nt l l se n e tr a i t y i i Co sd r g t i ee t i o a n w mp o e l o
d n i p r mee r c o e a t e nt l l se n e n e . v n h c u tr u b r a d C d t b s i s d s e t g e st y aa tr a e h s n s h ii a c u t r g e tr Gi e t e l se n m e , n U I a a e s i i s a u e a t si n d ts t.h l se n e u t d mo s ae t a h mp o e lo t m a n a c h cu tr g s b l y a d a c r c f o d — a es e c u t r g r s ls e n  ̄ t h t te i r v d ag r h c n e h n e t e l s i t i t n ? u a y o r i a T i i en a i
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C m ue nier g ad A piaos o p t E g e n n p l t n 计算机工程与应用 r n i ci

种改进 的 k men 初始聚 类 中心选 取算法 — as
韩凌波 ・ , 强2 王 , 蒋正锋 : , 郝志强 2 H N Ln - o, N i g,I N h n -e g, O Z iqa g A ig b 1WA G Q a 2J G Z e g fn2HA h- in ̄ n A

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法

一种改进的K-Modes聚类算法K-Modes聚类算法是一种非常有效的算法,用于将数据集划分成相似的簇。

传统的K-Means算法是对连续数据进行聚类的,而K-Modes算法是对离散数据进行聚类的。

K-Modes算法也存在一些缺点,例如对初始化质心敏感,对离群值敏感,对于大规模数据集计算量大等问题。

改进K-Modes聚类算法是非常有意义的。

1. 初始化质心的改进:传统的K-Modes算法通常使用随机选择质心的方法来初始化,但这种方法很容易受到初始值的影响,导致聚类结果不稳定。

改进的方法可以是使用K-Means++算法来选择质心,或者使用其他的聚类算法来初始化质心,以得到更好的初始质心值,从而提高聚类的稳定性和准确性。

2. 离群值处理的改进:传统的K-Modes算法对离群值比较敏感,容易受到离群值的干扰,从而影响聚类结果。

改进的方法可以是使用异常值检测算法来识别和处理离群值,例如使用Z-Score方法或者箱线图方法来识别离群值,并进行相应的处理,或者使用基于密度的聚类方法来识别和剔除离群值,以提高聚类的鲁棒性和准确性。

3. 计算效率的改进:传统的K-Modes算法对于大规模数据集计算量比较大,因为它需要计算每个样本与每个质心的距离,而这个计算量随着数据集规模的增大而增加。

改进的方法可以是使用并行计算来加速计算过程,或者使用近似算法来加速计算过程,例如使用局部敏感哈希算法或者基于采样的方法来近似计算距离,以提高聚类的计算效率。

4. 簇的数量自动确定:传统的K-Modes算法需要事先确定簇的数量K,但在实际应用中往往不清楚应该选择多少个簇。

改进的方法可以是使用基于信息准则的方法来确定簇的数量,例如使用轮廓系数或者DB指数来评估聚类结果的好坏,从而自动确定簇的数量,以得到更合理的聚类结果。

改进的K-Modes聚类算法可以在初始化质心、离群值处理、计算效率和簇的数量确定等方面进行改进,从而得到更稳定、更准确、更高效的聚类结果。

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反 复 对簇 进行 划 分 和产 生 新 的簇 中 心 点 ,直 到 簇 的 成 员 不 再 变
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中心 集 中选 取 候 选 集 的 方 法 减 少 了过 滤 算 法 的计 算 复 杂度 。 论 分 析 表 明 , 算 法在 每 一 个迭 代 阶段 能有 效 的减 少距 离计 理 此 算数 和 计 算 时 间。 当数 据 集 越 大 , 度 越 高 时 , 法 的优 越 性 越 显 著 。 维 算 关 键 词 : 据 挖 掘 , — e n 算 法 , 中心 , 态簇 , 离计 算 数 数 K m as 簇 动 距
mens o t t de e m i t e t r ne h ne w ce t rt s n e . pa hi per edu e h c r c t e om pua i alc tt on om plxi o fl ig l i m a co di t s — e t f ier agorh y t n t c r ng o e
2 改 进 的 过 滤 算 法
少 簇 中心 点 集 合 的 产 生 时 间 ,对 提 高 簇 的产 生 效 率 很 有 意 义 。
K n n o等 发 现 一 种 基 于 k t e 的过 滤 算 法 (A) 于加 快 aug d—r e F 用
新 的簇 中心 的产 生 。 在 本 论 文 中 , 们 提 出一 种 算 法 改 进 F 的 的性 能 。算 法 首 我 A
Amig a h rbe fK- a s ag rh ta a h o h du t ns i h lse e trt eemie te n w cu — i n tte po lm o — me n loi m h te c fte a jsme t n te cu trc ne o d tr n h e ls t
化 。在 这 个 迭 代 过 程 中 , 常 需 要 产 生 大 量 的簇 代 表 点 。如 何 减 经
数 据 点 映 射 到 一 个簇 的操 作 具 有最 大 的计 算 复杂 度 。 为 了 与 k me n - a s聚 类 获 得 同样 的 簇 和 加 快 簇 的 聚 集 过 程 , 在迭代过中 , 们需要发现一种方法获得可重用的信息。 我
化 信 息 来 决 定 每 一 个 结 点 的 候 选集 。
王 勇 刘 建 平 蔡 长 霞
聚 类 是 数 据 挖 掘 中的 一 种 重 要 数 据 分 析 方 法 , — a s是 一 种 基 于划 分 的 聚 类 算 法 。针 对 K me n K me n — a s算 法 中每 次调
整 簇 中心 后 确 定 新 的 簇 中心 需 要 大 量 的 距 离计 算 , 出一 种 利 用 簇 中心 的 变化 信 息 来 确 定 新 簇 中心 的 方 法 , 过 从 动 态簇 提 通
Absr t tac
Clser g s n m p t n da a n yss u t i i a i ora t n t a al i metod n h i daa miig, t nn K-me s s clser g lor h an i a u t i ag i m ba d n t se on pa ion. t i rt
《 工业 控 制 计 算 机 》 O 0年 第 2 21 3卷 第 8期
9 1

种改进的 K me n 聚类算法 — as
( 浙江理工大学信息电子学院,浙江 杭州 3 0 1 ) 10 8
摘 要
An mpr v d K-me n u t r g I o e a s Clse i Al o i m n g rh t
t c t r qur s l o dit c cac a i prpos a e er ener e ie a ot f san e lult on. o es n w m e h d y t o b mea s f h if ma i o clser splce n o t e nOr t on f u t di a —
lc i n daes r et ng ca di t f Om h s to a t e lsercener. t e e f c i cu t v t s
Ke wo d d a y r s:at miig, nn K—mea s al i n gorhm u t enera t e u t r , mbero dit ce c c a i s t clserc t .c i cls e snu v f san alult on
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