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机器学习: k-means聚类对数据进行预分类k-means聚类步骤:聚类评估标准总结代码示例

k-means聚类

非监督学习

把数据划分为k个类别

-知道类别个数

-不知道类别个数 超参数

k = 3

步骤:

1、随机在数据中抽取3个样本,当做3个类别的中心点(k1, k2, k3)

2、计算其余的点分别到这三个中心点的距离,

每一个样本有3个距离(a, b, c)

从中选出举例最近的一个点作为自己的标记,行成3个族群

3、分别计算这3个族群的平均值,把3个平均值与之前的3个旧中心点进行比较

4、如果相同结束聚类,如果不同,把这3个平均值当做新的中心点重复第2步

聚类评估标准

轮廓系数

计算公式

机器学习: k-means聚类对数据进行预分类k-means聚类步骤:聚类评估标准总结代码示例

对于每个点i 为已聚类数据中的样本,

bi为i 到其他族群的所有样本的距离最小值

ai为i 到本身族群的距离平均值

最终计算出所有样本点的轮廓系数平均值

极端:

bi>>ai ,sci=1 完美

ai>>bi ,sci=−1 最差

轮廓系数取值[-1, 1]

总结

采用迭代算法,直观易懂并且非常实用

缺点:容易收敛到局部最优解(多次聚类)

聚类,用在分类之前

代码示例

# -*- coding: utf-8 -*-

from sklearn.datasets import make_blobs
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.metrics import silhouette_score
import matplotlib.pyplot as plt


# 生成数据
X, y = make_blobs(n_samples=200, centers=3, n_features=5, random_state=0)

# k-means聚类
km = KMeans(n_clusters=3)
km.fit(X)
y_predict = km.predict(X)

# 评估聚类效果
print(silhouette_score(X, y_predict))
# 0.72

# 绘制聚类结果图
color = ["red", "green", "blue"]
colors = [color[i] for i in y_predict]

plt.figure()
plt.scatter(X[:, 1], X[:, 2], color=colors)
plt.savefig("a.png")
      
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