基于隶属度和似然函数共享的有序尺度模糊聚类数据(IJISA-V9-N2-1)

合集下载

基于数据流模型的模糊聚类

基于数据流模型的模糊聚类
14 2
2 1 。6 3 ) 0 0 4 ( 3
C m ue n i ei o p tr gn r g口 E e n
,口 ff c
计算 机 工 程 与 应 用
基 于数 据 流模 型 的模 糊 聚 类
张 博 , 光, 陈 王 旭
ZHAN G Bo, CH EN Gua g, AN G Xu n W
ag r h l o t m i r s n l o u e . weg td u z l o tm f r l se n aa sr a i s p e e t n t s d A i h e f z y a g r h y i o cu tr g d t t m i r u h f r r . mprc l v d n e i e s b o g t o wa d E i a e i e c i
东华大学 信息科学与技术学 院, 上海 2 2 0 0 1 6
Cole e f I o m ai n lg o nf r to Sce e nd Te h l g D o gh Uni ri , a gha 201 20, inc a c no o y, n ua ve st Sh n y i 6 Chi na
o hi a g rt m ’ s pei rt o r he c ft s lo h i S u ro y ve t om mon i FCM ago tm s lt e e l a a e s nd he yn h tc aa e s s gi n l r h Oi h r a d t s t a t s t e i d t s t i ve . i
to s 2 1 4 ( 3) 1 4 1 6 in , 0 0,6 3 : 2 -2 .

推荐-模糊聚类分析算法研究 精品

推荐-模糊聚类分析算法研究 精品

摘要聚类就是按照事物间的相似性进行区分和分类的过程,在这一过程中没有教师指导,因此是一种无监督的分类。

聚类分析则是用数学方法研究和处理所给定对象的分类。

传统的聚类分析是一种硬划分,它把每个待辨识的对象严格地划分到某个类中,具有非此即彼的性质,因此这种分类的类别界限是分明的。

而实际上大多数对象并没有严格的属性,它们在性态和类属方面存在着中介性,适合进行软划分。

Zadeh提出的模糊集理论为这种软划分提供了有力的分析工具,人们开始用模糊的方法来处理聚类问题,并称之为模糊聚类分析。

模糊聚类分析算法的一般包括三个步骤:第一步:数据标准化;第二步:建立模糊相似矩阵;第三步:聚类。

本文对模糊聚类分析中的两种算法进行了重点研究。

最后利用matlab实现了一个模糊聚类算法,并用实例加以验证。

关键词:模糊集合,模糊聚类分析,模糊等价矩阵,传递闭包AbstractThis paper will illustrate “clustering analysis”thoroughly. Cluster is a process that assorts things by their similarity. There is no adviser in this process, so it is a non-supervised classification. “Clustering analysis” research and process assort things by mathematical means. Traditional Clustering analysis assorts things strictly: therefore the limit of the classification is very clearly. But in fact most of the things have no obvious attribute by each: their limit is vague, as a result soft classification is a better way to process them. Professor Zadeh introduced the theory of fuzzy sets, which offer a powerful means to solve the problem. People begin to use fuzzy way to deal with clustering problem, and call it “fuzzy clustering analysis”.“Fuzzy clustering analysis” contains three steps. The first is data standardization; the second is to establish fuzzy similar matrix; the third is clustering. This paper will research two arithmetic of the Fuzzy clustering analysis. Finally, the paper will acplish Fuzzy clustering analysis program by matlab. It is significant to use data to validate it.Key words: fuzzy set, fuzzy clustering analysis, fuzzy equivalent matrix, transitive closure目录第1章引言1.1研究背景聚类是人类最基本的一项认识活动,人类要认识世界就必须区别不同的事物并认识事物间的区别与联系,并且是伴随着人类的产生和发展而不断深化的一个问题。

模糊聚类方法

模糊聚类方法

模糊聚类方法1. 引言模糊聚类是一种将相似的数据点分组的无监督学习技术。

与传统的硬聚类方法相比,模糊聚类通过为每个数据点分配属于不同簇的隶属度来提供更灵活的聚类结果。

本文将介绍模糊聚类方法的基本原理、常用算法以及在实际应用中的一些注意事项。

2. 模糊聚类的基本原理模糊聚类方法的核心思想是将每个数据点划分为多个簇的一部分,而不是将其硬性地分配到某个具体的簇中。

每个数据点属于不同簇的隶属度之和为1,隶属度越大表示该数据点属于该簇的可能性越高。

通过使用模糊聚类方法,我们可以更好地处理数据的不确定性和噪音,同时提供更丰富的聚类结果。

相比硬聚类方法,模糊聚类能够提供更多的信息,适用于更广泛的应用。

3. 常用的模糊聚类算法3.1 模糊C均值聚类算法(FCM)模糊C均值聚类算法是最常用的模糊聚类算法之一。

它在每次迭代中通过计算数据点到簇中心的欧氏距离来更新隶属度,并通过最小化目标函数来调整簇中心的位置。

FCM算法的优点在于对于噪音和离群值的处理能力较强,且具有较好的收敛性。

然而,它对于初始聚类中心的选择较为敏感,且对于大数据集的计算效率较低。

3.2 模糊子空间聚类算法(FSCM)模糊子空间聚类算法是一种基于子空间的模糊聚类方法。

它在模糊聚类的基础上考虑了数据的高维性和局部结构,通过将数据点投影到子空间中进行聚类。

FSCM算法的特点在于能够处理高维数据和具有相关性的特征,且对于离群值具有较好的鲁棒性。

然而,由于需要对每个子空间进行聚类,计算复杂度较高。

3.3 模糊谱聚类算法(FSPC)模糊谱聚类算法是一种基于图论的模糊聚类方法。

它通过构建数据点之间的相似度图,并通过计算图的拉普拉斯矩阵的特征向量来进行聚类分析。

FSPC算法的优点在于能够处理非凸数据分布和非线性数据结构,且对于图的建模和谱分解具有较好的效果。

然而,算法的计算复杂度较高,且对于参数的选择较为敏感。

4. 模糊聚类的实际应用模糊聚类方法在多个领域中都有广泛的应用。

基于主成分的模糊聚类分析及应用

基于主成分的模糊聚类分析及应用
() 3 计算 P个变量的相关系数矩阵 R=( ) , r 其中
r =
橇 巧 √1,, =2 p , …
() 4 计算 R的特征值和特征向量 , 计算方差贡献率和累计方差贡献率 , 并提取主成分 设 A ,2… , R的 P个 特征根 , 1A , A 为 不妨设 A -A … -A O相 应特 征 向量为 口 , … , 。若 前 r : > > > , a , 个特征值的累计方差贡献率达到 8 %或以上( 5 根据经验, 的值往往不超过 3 , r ) 则取前 r 个主成分为 :
如何 从这 些数 据 中抓住 主要 规律 , 从而 分析样 本或 总体 的主要 性质 呢 ?如果 多个指标 是相 互独立 的 , 可 以 则
把问题化为 P 个单指标来处理 , 这是简单而罕见 的情况 。所 以提 出了主成分分析的方法 , 主成分分析是将多 指 标化 为少 数几个 综合 指标 的一 种统计 分析 方法 , 在实 际 问题 中 , 研究 多 指标 的问题 是 经常 遇到 的 问题 , 多 元统计分析处理的是多变量( 多指标) 问题 …。其机理可以简单的陈述如下 : 借助一个正交变换 , 将其分 量相关的原随机变量 =( 一 ), , 转化成其分量不相关 的新随机向量 =( 。 :…,p 。 , , /), 2 在代数上表 现为将 的协方差阵变换成对角形阵, 在几何上表现为将原坐标 系变换成新的正交坐标 系, 使之指 向样本 点散布最开的P个正交方向 , 然后对多维变量系统进行降维处理 , 使之能以一个较高的精度转换成低维变量
1 主 成分 分 析 法
在处理多元样本数据时 , 首先遇到的问题是观测数据很多。如从总体 ( 总体 = 一 ), ( ,。 是一个 P维随 机 向量 , 每个 是要 考察 的数 量指标 ,’1 … ,) , P 中获得 了 几个样 品 , , , , … 共有 /x / p个数 据 , ,

隶属函数聚类-概述说明以及解释

隶属函数聚类-概述说明以及解释

隶属函数聚类-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章的开端,通过引入读者,概述文章内容并引起读者的兴趣。

在本文中,我们将介绍隶属函数聚类这一主题,探讨其概念、优势以及应用领域。

隶属函数聚类是一种新颖且有效的聚类方法,其原理和应用领域值得深入探讨。

隶属函数聚类是一种基于隶属度函数的聚类方法,通过将数据点模糊归属于不同的类别,实现更灵活的聚类结果。

相比传统的硬聚类方法,隶属函数聚类可以更好地处理数据的复杂关系和噪声信息,提高了聚类结果的质量和鲁棒性。

本文将从概念、优势和应用三个方面深入探讨隶属函数聚类方法,希望能够为读者提供全面的了解,并启发更多对于该方法的应用和研究。

让我们一起探索隶属函数聚类的魅力和潜力!1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分,将对隶属函数聚类进行概述,并介绍文章的结构和目的。

在正文部分,将详细介绍什么是隶属函数聚类、隶属函数聚类的优势以及隶属函数聚类的应用。

最后,在结论部分将对文章进行总结,展望隶属函数聚类的未来发展,并得出结论。

整个文章将通过逻辑清晰的结构,为读者提供全面深入的理解和认识。

1.3 目的本文的主要目的是探讨隶属函数聚类算法的原理、优势以及在实际应用中的运用情况。

通过对隶属函数聚类的深入探讨,我们旨在帮助读者更好地了解和掌握这一聚类算法的概念和特点,从而为其在数据分析、模式识别和机器学习等领域的应用提供一定的参考和指导。

同时,通过本文的阐述,也旨在引起更多研究者的兴趣,进一步推动隶属函数聚类算法在实际应用中的发展和应用。

通过对该算法的研究和应用,我们可以更好地挖掘数据之间的关联性,为各行各业提供更加准确和有效的数据分析方法和工具。

2.正文2.1 什么是隶属函数聚类隶属函数聚类是一种基于隶属度的聚类方法,它通过计算每个数据点对于每个聚类的隶属度来确定数据点属于哪个聚类。

隶属函数聚类与传统的硬聚类方法不同,它允许数据点同时属于多个聚类,并且可以量化每个数据点与每个聚类的联系程度。

模糊c均值聚类算法原理详细讲解

模糊c均值聚类算法原理详细讲解

模糊c均值聚类算法原理详细讲解模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-means clustering algorithm)是一种经典的无监督聚类算法,它在数据挖掘和模式识别领域被广泛应用。

与传统的C均值聚类算法相比,模糊C均值聚类算法允许数据点属于多个聚类中心,从而更好地处理数据点的不确定性。

本文将详细讲解模糊C均值聚类算法的原理。

模糊C均值聚类算法的目标是将数据集划分为K个聚类,其中每个聚类由一个聚类中心表示。

与C均值聚类算法类似,模糊C均值聚类算法也涉及两个步骤:初始化聚类中心和迭代更新聚类中心。

首先,需要初始化聚类中心。

在模糊C均值聚类算法中,每个数据点都被赋予属于每个聚类中心的隶属度,表示该数据点属于每个聚类的程度。

因此,需要为每个数据点初始化一个隶属度矩阵U。

隶属度矩阵U的大小是n×K,其中n是数据点的数量,K是聚类的数量。

隶属度矩阵的元素u_ij表示第i个数据点属于第j个聚类的隶属度。

接下来,需要迭代更新聚类中心。

在每次迭代中,需要计算每个数据点属于每个聚类的隶属度,并使用这些隶属度来更新聚类中心。

具体来说,对于每个数据点i和聚类中心j,可以计算其隶属度为:u_ij = (1 / ∑_(k=1)^K (d_ij / d_ik)^(2 / (m-1))),其中d_ij表示数据点i和聚类中心j之间的距离,d_ik表示数据点i和聚类中心k之间的距离,m是模糊参数,通常取大于1的值。

然后,根据更新的隶属度计算新的聚类中心。

对于每个聚类中心j,可以计算其更新为:c_j = (∑_(i=1)^n (u_ij)^m * x_i) / ∑_(i=1)^n (u_ij)^m,其中x_i表示数据点i的坐标。

以上的迭代更新过程会一直进行,直到满足停止准则,例如隶属度矩阵U的变化小于一些阈值或达到最大迭代次数。

模糊C均值聚类算法的优点是在处理数据点的不确定性方面表现出色。

由于允许数据点属于多个聚类中心,模糊C均值聚类算法可以更好地处理数据点在不同聚类之间的模糊边界问题。

基于模糊的聚类算法

基于模糊的聚类算法
基于模糊的聚类算法,是一种将数据对象分组的方法,其目的是使得
同一组内的对象相似度较高,不同组之间的相似度较低。

与传统聚类
算法不同的是,基于模糊的聚类算法允许一个数据对象属于多个不同
的组别。

基于模糊的聚类算法主要有两种:Fuzzy C-Means (FCM) 和Possibilistic C-Means (PCM)。

FCM 算法是一种常用且经典的基于模糊聚类算法,它通过对每个数据点分配一个隶属度来确定其所属群体。

隶属度越高,则该数据点越可能属于该群体。

PCM 算法则是 FCM 算
法的改进版,它通过引入不确定性因素来减少分类错误率。

基于模糊的聚类算法在实际应用中具有广泛的应用价值。

例如在图像
分割、文本分类、生物信息学等领域都有着重要作用。

在图像分割中,可以使用基于模糊的聚类算法将图像中相似区域进行分割,并进行后
续处理;在文本分类中,可以使用该算法将文本进行分类,并进行相
关统计和分析;在生物信息学中,可以使用该算法将基因进行分类,
以便更好地研究其生物功能。

总之,基于模糊的聚类算法是一种非常有效的数据分析方法,可以帮
助我们对大量的数据进行分类和分析。

随着人工智能技术的不断发展,该算法在未来的应用前景也将会越来越广泛。

多元统计分析课后练习答案

第1章 多元正态分布1、在数据处理时,为什么通常要进行标准化处理?数据的标准化是将数据按比例缩放,使之落入一个小的特定区间。

在某些比较和评价的指标处理中经常会用到,去除数据的单位限制,将其转化为无量纲的纯数值,便于不同单位或量级的指标能够进行比较和加权。

其中最典型的就是0-1标准化和Z 标准化。

2、欧氏距离与马氏距离的优缺点是什么?欧氏距离也称欧几里得度量、欧几里得度量,是一个通常采用的距离定义,它是在m 维空间中两个点之间的真实距离。

在二维和三维空间中的欧氏距离的就是两点之间的距离。

缺点:就大部分统计问题而言,欧氏距离是不能令人满意的。

每个坐标对欧氏距离的贡献是同等的。

当坐标表示测量值时,它们往往带有大小不等的随机波动,在这种情况下,合理的方法是对坐标加权,使变化较大的坐标比变化较小的坐标有较小的权系数,这就产生了各种距离。

当各个分量为不同性质的量时,“距离”的大小与指标的单位有关。

它将样品的不同属性之间的差别等同看待,这一点有时不能满足实际要求。

没有考虑到总体变异对距离远近的影响。

马氏距离表示数据的协方差距离。

为两个服从同一分布并且其协方差矩阵为Σ的随机变量与的差异程度:如果协方差矩阵为单位矩阵,那么马氏距离就简化为欧氏距离,如果协方差矩阵为对角阵,则其也可称为正规化的欧氏距离。

优点:它不受量纲的影响,两点之间的马氏距离与原始数据的测量单位无关。

由标准化数据和中心化数据计算出的二点之间的马氏距离相同。

马氏距离还可以排除变量之间的相关性的干扰。

缺点:夸大了变化微小的变量的作用。

受协方差矩阵不稳定的影响,马氏距离并不总是能顺利计算出。

3、当变量X1和X2方向上的变差相等,且与互相独立时,采用欧氏距离与统计距离是否一致?统计距离区别于欧式距离,此距离要依赖样本的方差和协方差,能够体现各变量在变差大小上的不同,以及优势存在的相关性,还要求距离与各变量所用的单位无关。

如果各变量之间相互独立,即观测变量的协方差矩阵是对角矩阵, 则马氏距离就退化为用各个观测指标的标准差的倒数作为权数的加权欧氏距离。

模糊聚类分析方法

模糊聚类分析方法对所研究的事物按一定标准进行分类的数学方法称为聚类分析,它是多元统计“物以类聚”的一种分类方法。

载科学技术、经济管理中常常要按一定的标准(相似程度或亲疏关系)进行分类。

例如,根据生物的某些性状可对生物分类,根据土壤的性质可对土壤分类等。

由于科学技术、经济管理中的分类界限往往不分明,因此采用模糊聚类方法通常比较符合实际。

一、模糊聚类分析的一般步骤1、第一步:数据标准化[9](1 )数据矩阵设论域U { x1,x2,L ,x n} 为被分类对象,每个对象又有m 个指标表示其性状,即x i {x i1,x i2,L ,x im} (i 1,2,L ,n),于是,得到原始数据矩阵为L x1mx11x12L x2mx21x22M M ML x nmx n1x n2其中X nm表示第n个分类对象的第m个指标的原始数据。

(2 )数据标准化在实际问题中,不同的数据一般有不同的量纲,为了使不同的量纲也能进行比较,通常需要对数据做适当的变换。

但是,即使这样,得到的数据也不一定在区间[0,1]上。

因此,这里说的数据标准化,就是要根据模糊矩阵的要求,将数据 压缩到区间[0,1]上。

通常有以下几种变换: ① 平移•标准差变换经过变换后,每个变量的均值为 0,标准差为1,且消除了量纲的影响。

但 是,再用得到的x ik 还不一定在区间[0,1]上 ② 平移•极差变换X k min{ X k } X ik亠 ,(k 1,2,L ,m)m.ax{X ik } min{ $}1 i n1 i n显然有0 X ik 1,而且也消除了量纲的影响。

③ 对数变换X ik lg X k(i 1,2,L ,n;k 1,2,L ,m)取对数以缩小变量间的数量级。

2、第二步:标定(建立模糊相似矩阵)设论域U {X !,X 2,L ,X n }, X i {X i1,X i2,L ,X im },依照传统聚类方法确定相似 系数,建立模糊相似矩阵,X i 与X j 的相似程度r ij R(X i ,X j )。

模糊聚类分析

模糊聚类分析
FCM(Fuzzy C-Means)算法是模糊聚类算法,其属于软聚类,即一个样本点可以属于多个类。

不同于层次、均值和密度聚类,一个样本只能属于或者不属于一个类。

模糊聚类的话,就是引入了隶属值的概念,即每一个样本都是使用[0,1]的隶属值(类似概率或几率值)来确定其属于各簇的程度,当你的隶属值设置成仅有0或者1的时候,它其实就是一个K-mean聚类了,同时模糊聚类存在一个限制条件就是一个样本隶属于各个簇的隶属值之和等于1。

聚类思想是使簇内的样本点之间的越小差异,而簇间的差异越大。

模糊聚类中的C与K均值中的K是相同意思,都是指聚类的个数,而在模糊聚类中除了这个C以外还有一个参数m。

其中C用于控制聚类的数目,参数m用于控制算法的柔性的,可以影响聚类的准确度,m取值太小,样本点会分布会比较分散,导致噪声(异常值)的影响很大,而取值太大,样本点会分布集中,对偏度主流的样本点的控制度又比较弱。

一般m取值为2即可,(R里面默认也是2)。

模糊聚类算法是通过迭代计算目标函数的最小值来判断算法的运转;具体的公式推导过程可以参考(https:///zjsghww/article/details/50922168):其算法大致步骤如下:1:随机产生C个簇中心(或随机产生一些隶属值);2:
计算隶属矩阵(或计算簇中心);3:有了隶属矩阵(或簇中心)再重新计算簇中心(或隶属矩阵);4:计算目标函数;5:判断目标函数达到最小值或趋于不再存在较大的波动,则停止运算,确定聚类最终结果,否则重新计算隶属矩阵(或簇中心)。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

2
Fuzzy Clustering Data Given on the Ordinal Scale Based on Membership and Likelihood Functions Sharing
clustering etc. [25]. Iterative clustering is used in many domains wherein an algorithm detects the best clusters objects may belong to. Let’s consider a rather simple example where each observation has four attributes x1 , x2 , x3 , x4 . Let’s suppose that they are mutually independent. Then a task of the iteration clustering may be reduced to a task of finding a cluster y via maximization of likelihood P( y | x1 x2 x3 x4 ) for each observation with features x1 , x2 , x3 , x4 . According to the Bayesian formula, this likelihood can be calculated like
Fuzzy Clustering Data Given on the Ordinal Scale Based on Membership and Likelihood Functions Sharing
Zhengbing Hu
School of Educational Information Technology, Central China Normal University, China E-mail: hzb@
Yevgeniy V. Bodyanskiy
Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine E-mail: yevgeniy.bodyanskiy@nure.ua
Oleksii K. Tyshchenko and Viktoriia O. Samitova
I.J. Intelligent Systems and Applications, 2017, 2, 1-9
Published Online February 2017 in MECS (/) DOI: 10.5815/ijisa.2017.02.01
X {x1 , x2 ,..., x j ,..., xN }
l jk
,
j 1,..., N
,
x j {x }, k 1,..., n; l 1,..., m is a rank of a specific
value of a linguistic variable in the k th coordinate of the n dimensional space for the j th observation. A result of this clustering algorithm is partition of an initial data array X into c clusters with membership levels wij of the j th feature vector to the i th cluster. The remainder of this paper is organized as follows: Section 2 describes some basic concepts of likelihood and probability. Section 3 describes a fuzzy clustering algorithm based on membership and likelihood functions. Section 4 describes calculation of the conditional probability and the initial data fuzzification. Section 5 presents several synthetic and real-world applications to be solved with the help of the proposed method. Conclusions and future work are given in the final section. II. LIKELIHOOD AND PROBABILITY There are several basic approaches to data clustering such as hierarchical clustering, metric clustering, iterative I.J. Intelligent Systems and Applications, 2017, 2, 1-9
1 ... l 1 l l 1 ...m where x l is a linguistic variable and l is a corresponding rank. It was introduced in [21-23] to carry out fuzzification procedures for input data based on the occurrence frequency distribution analysis of specific linguistic variables for ordinal data processing. It was also supposed that these distributions were subject to the Gaussian law. An approach was proposed in [24] that was not associated with the hypothesis of normal distribution which will be used in the future work. Thus, initial data for solving the fuzzy clustering task is a sample of images formed by N n dimensional feature vectors where X x(1), x(2),..., x(k ),..., x( N )
Kharkiv National University of Radio Electronics, Kharkiv, Ukraine E-mail: lehatish@, samitova@ Abstract—A task of clustering data given on the ordinal scale under conditions of overlapping clusters has been considered. It’s proposed to use an approach based on membership and likelihood functions sharing. A number of performed experiments proved effectiveness of the proposed method. The proposed method is characterized by robustness to outliers due to a way of ordering values while constructing membership functions. Index Terms—Computational Intelligence, Machine Learning, ordinal data, FCM, membership function, likelihood function. I. INTRODUCTION Data processing tasks that deal with data given not in a numerical form have become really popular nowadays [1, 2]. One can see frequently this sort of tasks in economics, sociology, education and medicine [3-12]. Well-known clustering methods (such as k-means [13, 14], FCM [15, 16], EM-algorithm [17, 18]) usually use an approach based on replacement of linguistic variables by their ranks. But this approach turns out to be incorrect in most cases because it assumes equality of distances between neighboring numerical ranks (which is not always true). An approach that seems more natural is developed by R.K. Brouwer [19, 20] and based on maximization of a likelihood function. A constraint of this method is an assumption about the Gaussian distribution of initial data which is not fulfilled in many real-world applications as well as a way of likelihood calculation for ordinal variables. An algorithm of fuzzy clustering data given on the ordinal scale based on membership and likelihood functions sharing is proposed in this article. Initial information for solving this task is an ordered sequence of linguistic variables x1 , x2 ,..., xm , Copyright © 2017 MECS
相关文档
最新文档