K-means

1.算法流程

1.1 确定参数:指定要划分的簇数k。

1.2 初始化质心:从所有数据样本中随机选取k个样本,作为k个簇的初始 "质心"。

1.3 样本分配:计算每个样本到k个质心的距离,将样本分配给距离最近的质心所属的簇。

1.4 更新质心:对每个簇,计算其所有样本的特征均值,用这个均值替换原质心。

1.5 迭代收敛:重复 "样本分配→更新质心" 的步骤,直到质心的位置不再明显变化,算法停止。

2.代码实现

python 复制代码
# -*- coding: utf-8 -*-


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def L2(vecXi, vecXj):
    '''
    计算欧氏距离
    para vecXi:点坐标,向量
    para vecXj:点坐标,向量
    retrurn: 两点之间的欧氏距离
    '''
    return np.sqrt(np.sum(np.power(vecXi - vecXj, 2)))

def kMeans(S, k, distMeas=L2):
    '''
    K均值聚类
    para S:样本集,多维数组
    para k:簇个数
    para distMeas:距离度量函数,默认为欧氏距离计算函数
    return sampleTag:一维数组,存储样本对应的簇标记
    return clusterCents:一维数组,各簇中心
    retrun SSE:误差平方和
    '''
    m = np.shape(S)[0] # 样本总数
    sampleTag = np.zeros(m)
    
    # 随机产生k个初始簇中心
    n = np.shape(S)[1] # 样本向量的特征数
    clusterCents = np.mat([[-1.93964824,2.33260803],[7.79822795,6.72621783],[10.64183154,0.20088133]])
    #clusterCents = np.mat(np.zeros((k,n)))
    #for j in range(n):
    #    minJ = min(S[:,j]) 
    #    rangeJ = float(max(S[:,j]) - minJ)
    #    clusterCents[:,j] = np.mat(minJ + rangeJ * np.random.rand(k,1))
        
    sampleTagChanged = True
    SSE = 0.0
    while sampleTagChanged: # 如果没有点发生分配结果改变,则结束
        sampleTagChanged = False
        SSE = 0.0
        
        # 计算每个样本点到各簇中心的距离
        for i in range(m):
            minD = np.inf
            minIndex = -1
            for j in range(k):
                d = distMeas(clusterCents[j,:],S[i,:])
                if d < minD:
                    minD = d
                    minIndex = j
            if sampleTag[i] != minIndex: 
                sampleTagChanged = True
            sampleTag[i] = minIndex
            SSE += minD**2
        print(clusterCents)
        plt.scatter(clusterCents[:,0].tolist(),clusterCents[:,1].tolist(),c='r',marker='^',linewidths=7)
        plt.scatter(S[:,0],S[:,1],c=sampleTag,linewidths=np.power(sampleTag+0.5, 2))
        plt.show()
        print(SSE)
        
        # 重新计算簇中心
        for i in range(k):
            ClustI = S[np.nonzero(sampleTag[:]==i)[0]]
            clusterCents[i,:] = np.mean(ClustI, axis=0) 
    return clusterCents, sampleTag, SSE

if __name__=='__main__':
    samples = np.loadtxt("kmeansSamples.txt")
    clusterCents, sampleTag, SSE = kMeans(samples, 3)
    #plt.scatter(clusterCents[:,0].tolist(),clusterCents[:,1].tolist(),c='r',marker='^')
    #plt.scatter(samples[:,0],samples[:,1],c=sampleTag,linewidths=np.power(sampleTag+0.5, 2))
    plt.show()
    print(clusterCents)
    print(SSE)
相关推荐
兰亭妙微UI设计公司几秒前
兰亭妙微UI设计:Neemo Project 企业AI项目管理后台全案运营价值解析
人工智能·ui
Bode_20024 分钟前
智能制造系统(SoI)中“3I”指什么
大数据·人工智能
%KT%5 分钟前
大模型提示词在标点符号上的一些习惯
人工智能·prompt
单片机杂货铺16 分钟前
【单片机毕业设计选题】基于单片机的智能牛奶保鲜箱设计
人工智能·stm32·单片机·物联网·毕业设计·课程设计
lancyu20 分钟前
# Agent Loop:AI Agent 的唯一直心骨
开发语言·javascript·人工智能
zx_7414848130 分钟前
【计算机视觉入门】基于 OpenCV 的银行卡号识别综合案例
人工智能·opencv·计算机视觉
龙虾PRO31 分钟前
2026 Headless CMS实操指南:区别传统与解耦CMS,落地全渠道内容复用
人工智能
fīɡЙtīиɡ ℡31 分钟前
RAG优化
人工智能
语音之家31 分钟前
多方言ASR自蒸馏:学会方言,不忘普通话
人工智能·消融实验·方言 sft
禁默35 分钟前
2026年Mac被控远控深度测评横评:六大主流远程软件哪款更能打
人工智能·远程