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
混沌福王13 分钟前
Electron三端统一架构:运行时Adapter、IPC能力边界与分层设计
人工智能·agent·ai编程
说了很好13 分钟前
马尔可夫扩散链+损失函数推导,手把手实现原生Diffusion
人工智能
聂二AI落地内参15 分钟前
合同抽取别停在 JSON:标准规则和交易日历才是硬仗
人工智能
冬哥聊AI18 分钟前
滴滴Agent岗二面:RAG 系统的 LLM 幻觉怎么治?从两类根源讲到四道防线
人工智能
lyshlc24 分钟前
# AI Agent的推迟判定协议:不确定性下的最优策略
人工智能
用户3299016750528 分钟前
用zod在运行时兜住AI返回的JSON
人工智能
George37528 分钟前
第一章:本体论是什么(以及它不是什么)
人工智能
贵慜_Derek29 分钟前
《从零实现 Agent 系统》连载 32|闭集 IE 与小模型:分类、意图与字段抽取
人工智能·架构·agent
IT_陈寒1 小时前
Java 并行流把我坑惨了,这6小时加班值了
前端·人工智能·后端
火山引擎开发者社区2 小时前
告别长期密码:火山引擎云数据库 MySQL IAM 鉴权全解析
人工智能