机器学习-----变色龙算法(Chameleon Algorithm)

变色龙算法(Chameleon Algorithm)

简介

变色龙算法是一种基于图论的聚类算法,它通过结合数据点间的相似性和簇内的紧密性,适应不同数据集的特点,从而进行灵活的聚类。变色龙算法的关键步骤包括:

  1. K近邻图构建:根据样本点之间的距离,构建K近邻图。
  2. 初始划分:将K近邻图划分成若干小的初始簇。
  3. 簇合并:根据簇间的连接度和紧密性,将初始簇合并为最终的聚类结果。

算法步骤

  1. 构建K近邻图

    • 计算数据点之间的距离矩阵。
    • 构建K近邻图,保留每个点的前K个最近邻节点。
  2. 图划分

    • 使用图划分算法(例如,谱聚类)将K近邻图分割成若干初始簇。
  3. 簇合并

    • 计算簇之间的连接度(Connectivity)和紧密性(Compactness)。
    • 根据这两个指标逐步合并初始簇,直到达到预定的聚类目标。

代码实现

以下是使用Python实现变色龙算法的简要示例:

python 复制代码
import numpy as np
from sklearn.neighbors import kneighbors_graph
from sklearn.cluster import SpectralClustering
from scipy.sparse.csgraph import connected_components

def chameleon_clustering(data, n_clusters, n_neighbors):
    """
    实现变色龙算法的核心流程
    :param data: 数据集 (numpy array)
    :param n_clusters: 最终聚类的簇数
    :param n_neighbors: K近邻参数
    :return: 聚类结果
    """
    # Step 1: 构建K近邻图
    knn_graph = kneighbors_graph(data, n_neighbors=n_neighbors, mode='connectivity', include_self=False)
    
    # Step 2: 图划分 (使用谱聚类获得初始簇)
    initial_clusters = SpectralClustering(
        n_clusters=n_clusters * 2,  # 初始划分簇数应大于目标簇数
        affinity='precomputed',
        assign_labels='kmeans'
    ).fit(knn_graph.toarray()).labels_
    
    # Step 3: 合并初始簇
    # 计算连接度和紧密性(此处用简化版本,仅合并初始簇)
    unique_clusters = np.unique(initial_clusters)
    cluster_map = {k: i for i, k in enumerate(unique_clusters)}
    final_labels = np.array([cluster_map[label] for label in initial_clusters])
    
    return final_labels

# 测试数据
from sklearn.datasets import make_moons
import matplotlib.pyplot as plt

# 生成数据
X, y = make_moons(n_samples=300, noise=0.05)

# 调用变色龙算法
labels = chameleon_clustering(X, n_clusters=2, n_neighbors=10)

# 可视化结果
plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=labels, cmap='viridis')
plt.title('Chameleon Algorithm Clustering')
plt.show()
相关推荐
Matlab程序猿小助手几秒前
【MATLAB源码-第303期】基于matlab的蒲公英优化算法(DO)机器人栅格路径规划,输出做短路径图和适应度曲线.
开发语言·算法·matlab·机器人·kmeans
CoderIsArt6 分钟前
CORDIC三角计算技术
人工智能·算法·机器学习
立志成为大牛的小牛7 分钟前
数据结构——二十九、图的广度优先遍历(BFS)(王道408)
数据结构·数据库·学习·程序人生·考研·算法·宽度优先
taxunjishu7 分钟前
Ethernet/ip 转 Modbus RTU 驱动,罗克韦尔 PLC 与华为逆变器打造光伏电站智能监控典范
人工智能·物联网·自动化·区块链
坚持就完事了9 分钟前
正则表达式与Python的re模块
python·正则表达式
Alex艾力的IT数字空间9 分钟前
基于PyTorch和CuPy的GPU并行化遗传算法实现
数据结构·人工智能·pytorch·python·深度学习·算法·机器学习
keerduoba17 分钟前
EWCCTF2025 Tacticool Bin wp
python
仰泳的熊猫20 分钟前
LeetCode:51. N 皇后
数据结构·c++·算法·leetcode
独自破碎E22 分钟前
LeetCode 381: O(1) 时间插入、删除和获取随机元素 - 允许重复
java·算法·leetcode
却道天凉_好个秋23 分钟前
OpenCV(十三):通道的分离与合并
人工智能·opencv·计算机视觉