聚类方法介绍

15 2024-10-27

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文章来源：

Python学习杂记

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聚类方法概述

聚类是一种无监督学习方法，用于将数据集中的数据点划分为若干个相似的子集，即聚类。常用的聚类方法包括基于划分的聚类、基于层次的聚类、基于密度的聚类、基于网格的聚类和基于模型的聚类。

常用聚类方法介绍

基于划分的聚类方法（如k-means、k-medoids、k-modes）将数据点划分为k个预先给定的簇。
基于层次的聚类方法（如凝聚型层次聚类和分裂型层次聚类）按照层次结构进行数据点划分。
基于密度的聚类方法（如DBSCAN、OPTICS、DENCLUE）关注密度高且连续的数据点形成的簇。
基于网格的聚类方法（如STING、CLIQUE、WaveCluster）将数据空间划分为网格单元。
基于模型的聚类方法（如高斯混合模型、谱聚类、神经网络）假设每个簇都服从某种概率模型或函数模型。

k-means聚类

使用k-means算法时，首先随机选择k个初始簇中心，然后将数据点分配到最近的簇中心，并更新簇中心为该簇内所有数据点的均值。重复这一过程直至簇中心稳定。示例中展示了如何使用Python代码实现k-means算法，并对生成的数据集及经纬度坐标数据进行可视化聚类。k-means算法的优点是简单、灵活、高效，能够发现数据中的模式，但缺点包括需要预先指定k值，对初始簇中心和噪声敏感，且可能无法处理非线性可分或自然不平衡的数据。

DBSCAN密度聚类算法

DBSCAN算法基于样本分布的紧密程度来确定聚类结构，定义邻域半径和最小点数来判断核心点，然后通过可连接性不断扩展聚类簇。示例中展示了DBSCAN算法的实现和对月牙形数据及随机数据的聚类结果可视化。DBSCAN算法的优点是能够发现任意形状的聚类，并且可以识别噪声点，不需要指定聚类个数，适合高维数据。然而，选择合适的邻域半径和密度阈值可能困难，且对于边界点的分配可能受访问顺序影响。