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Python数据分析与机器学习32-聚类算法

Python数据分析与机器学习32-聚类算法

作者: 只是甲 | 来源:发表于2022-07-27 12:39 被阅读0次

    一. 聚类概念

    无监督问题:
    我们手里没有标签了

    聚类:
    相似的东西分到一组

    难点:
    如何评估,如何调参

    image.png

    二. K-MEANS算法

    2.1 基本概念

    K值:
    要得到簇的个数,需要指定K值
    (我们需要将数据分为几类,K值就指定为该数值)

    质心:
    均值,即向量各维取平均即可

    距离的度量:
    常用欧几里得距离和余弦相似度(先标准化)

    优化目标:

    image.png

    2.2 工作流程

    image.png

    图a:
    原始的数据集

    图b:
    随机指定了两个初始的点

    图c-e:
    改变x点的位置 或者调整参数来改变

    2.3 优势和劣势

    优势:
    简单,快速,适合常规数据集

    劣势:

    1. K值难确定
    2. 复杂度与样本呈线性关系
    3. 很难发现任意形状的簇
    image.png

    三. DBSCAN算法

    3.1 基本概念

    密度相连:
    若从某核心点p出发,点q和点k都是密度可达的,则称点q和点k是密度相连的。

    边界点:
    属于某一个类的非核心点,不能发展下线了

    直接密度可达:
    若某点p在点q的r 邻域内,且q是核心点则p-q直接密度可达。

    噪声点:
    不属于任何一个类簇的点,从任何一个核心点出发都是密度不可达的

    图解:
    A:核心对象
    B,C:边界点
    N:离群点

    image.png

    3.2 工作流程

    参数D:
    输入数据集

    参数ϵ:
    指定半径

    MinPts:
    密度阈值

    image.png

    3.3 参数选择

    半径ϵ:
    可以根据K距离来设定:找突变点K距离:给定数据集P={p(i); i=0,1,…n},计算点P(i)到集合D的子集S中所有点之间的距离,距离按照从小到大的顺序排序,d(k)就被称为k-距离。

    MinPts:
    k-距离中k的值,一般取的小一些,多次尝试。

    3.4 优势和劣势

    3.4.1 优势

    1. 不需要指定簇个数
    2. 可以发现任意形状的簇
    3. 擅长找到离群点(检测任务)
    4. 两个参数就够了

    这类通过K-means方法是没办法聚类的,但是通过DBSCAN算法是可以出色的完成


    image.png
    image.png
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    3.4.2 劣势

    1. 高维数据有些困难(可以做降维)
    2. 参数难以选择(参数对结果的影响非常大)
    3. Sklearn中效率很慢(数据削减策略)

    四. 算法可视化

    官方提供了一个可视化的算法动态演示,真的很给力。

    K-Means:
    https://www.naftaliharris.com/blog/visualizing-k-means-clustering/

    image.png

    DBSCAN:
    https://www.naftaliharris.com/blog/visualizing-dbscan-clustering/

    image.png

    参考:

    1. https://study.163.com/course/introduction.htm?courseId=1003590004#/courseDetail?tab=1

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