聚类算法总结

常用的聚类算法
1聚类算法概述
聚类算法是一种无监督学习算法，它可以根据样本的内在特征将它们分组到不同的簇中，而不需要人工的参与。

它的实质是把同类的对象划分到同一个簇，把不同类的对象分到不同的簇，以达到将类似的物体进行自动分组的目的。

聚类的结果要求能将类似的对象划分到同一簇，而将不同的对象划分到不同簇，相邻簇中可以有极少数据点的相异。

2常用聚类算法
1.K-Means
K-means是最流行的聚类算法，它简单、速度快，可以根据数据特征把数据点分成K个不同簇，是一种基于划分的聚类算法。

2.层次聚类算法
层次聚类算法是一种树形聚类算法，将数据按照层级结构编码成树结构，采用分支和合并的方法，将给出的数据逐步聚合。

3.谱聚类算法
谱聚类算法对密集网络数据具有很好的分类能力，将相似性LR矩阵作为分析基础，使用其提取节点之间的相似程度，将节点分为多个簇。

4.EM聚类算法
EM聚类算法是一种高效的聚类算法，主要利用期望最大算法，利用概率模型对数据进行聚类，通过计算数据的对应度和估计模型参数，将数据划分到若干个类中。

总的来说，聚类算法最终的目的都是将一些数据表示的对象，根据某种特征的相似性，划分到不同的组中，以构建一种新的结构，使具有相似特征的样本分为一组，从而帮助更好地理解数据并协助作出正确的决策。

常见的六大聚类算法六大常见的聚类算法包括K-means聚类算法、层次聚类算法、DBSCAN 算法、OPTICS算法、谱聚类算法和高斯混合模型聚类算法。

1. K-means聚类算法：K-means聚类算法是一种基于距离的聚类算法，它通过最小化数据点与聚类中心之间的欧氏距离来划分数据点。

算法的步骤如下：a.随机选择K个聚类中心。

b.将每个数据点分配到距离最近的聚类中心。

c.更新聚类中心为选定聚类的平均值。

d.重复步骤b和c直到聚类中心不再改变或达到最大迭代次数。

2.层次聚类算法：层次聚类算法是一种自底向上或自顶向下递归地将数据划分成不同的聚类的方法。

它通过计算数据点之间的距离或相似度来判断它们是否应该被合并到同一个聚类中。

算法的步骤如下：a.初始化每个数据点为一个单独的聚类。

b.计算两个最近的聚类之间的距离或相似度。

c.合并两个最近的聚类，形成一个新的聚类。

d.重复步骤b和c直到所有数据点都被合并到一个聚类中。

3.DBSCAN算法：DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applicationswith Noise）算法是一种基于密度的聚类算法，它通过寻找具有足够密度的数据点来划分聚类。

算法的步骤如下：a.随机选择一个未被访问的数据点。

b.如果该数据点的密度达到预设的阈值，则将其归为一个聚类，同时将其相邻且密度达到阈值的数据点添加到聚类中。

c.重复步骤a和b直到所有数据点都被访问。

4.OPTICS算法：OPTICS（Ordering Points To Identify the Clustering Structure）算法是一种基于密度的聚类算法，它通过将数据点按照密度排序来划分聚类。

算法的步骤如下：a.计算每个数据点的可达距离和局部可达密度。

b.根据可达距离和局部可达密度排序所有数据点。

c.根据可达距离和阈值划分聚类。

d.重复步骤b和c直到所有数据点都被访问。

1.聚类定义“聚类是把相似的对象通过静态分类的方法分成不同的组别或者更多的子集（subset）,这样让在同一个子集中的成员对象都有一些相似的属性”——wikipedia“聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。

它是一种重要的人类行为。

聚类是将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性。

”——百度百科说白了，聚类（clustering）是完全可以按字面意思来理解的——将相同、相似、相近、相关的对象实例聚成一类的过程。

简单理解，如果一个数据集合包含N个实例，根据某种准则可以将这N 个实例划分为m个类别，每个类别中的实例都是相关的，而不同类别之间是区别的也就是不相关的，这个过程就叫聚类了。

2.聚类过程:1) 数据准备:包括特征标准化和降维.2) 特征选择:从最初的特征中选择最有效的特征,并将其存储于向量中.3) 特征提取:通过对所选择的特征进行转换形成新的突出特征.4) 聚类(或分组):首先选择合适特征类型的某种距离函数(或构造新的距离函数)进行接近程度的度量;而后执行聚类或分组.5) 聚类结果评估:是指对聚类结果进行评估.评估主要有3 种:外部有效性评估、内部有效性评估和相关性测试评估.3聚类算法的类别没有任何一种聚类技术(聚类算法)可以普遍适用于揭示各种多维数据集所呈现出来的多种多样的结构，根据数据在聚类中的积聚规则以及应用这些规则的方法,有多种聚类算法.聚类算法有多种分类方法将聚类算法大致分成层次化聚类算法、划分式聚类算法、基于密度和网格的聚类算法和其他聚类算法,如图1 所示的4 个类别.3.聚类算法基于层次聚类算法：基于划分聚类算法（partition clustering)基于密度聚类算法：基于网格的聚类算法：STING ：利用网格单元保存数据统计信息，从而实现多分辨率的聚类WaveCluster：在聚类分析中引入了小波变换的原理，主要应用于信号处理领域。

层次聚类算法总结层次聚类算法的总结一、引言层次聚类算法是一种常用的数据聚类方法，它通过逐步合并或分割数据来构建聚类层次结构。

本文将对层次聚类算法进行总结，包括算法原理、应用领域以及算法的优缺点。

二、算法原理层次聚类算法主要包括凝聚型层次聚类和分裂型层次聚类两种类型。

其中，凝聚型层次聚类是自底向上的合并过程，而分裂型层次聚类是自顶向下的分割过程。

1. 凝聚型层次聚类凝聚型层次聚类从每个数据点作为一个独立的类开始，然后逐步合并最相似的类，直到达到预设的聚类数目或者合并所有数据点为止。

常用的合并策略有单链接、完全链接和平均链接等。

- 单链接：将两个最相似的类合并，其中最相似的类定义为两个类中最近的两个数据点之间的距离。

- 完全链接：将两个最相似的类合并，其中最相似的类定义为两个类中最远的两个数据点之间的距离。

- 平均链接：将两个最相似的类合并，其中最相似的类定义为两个类中所有数据点之间距离的平均值。

2. 分裂型层次聚类分裂型层次聚类从所有数据点作为一个类开始，然后逐步将类分裂成更小的子类，直到达到预设的聚类数目或者每个类只包含一个数据点为止。

常用的分裂策略有K-means算法、二分K-means算法等。

三、应用领域层次聚类算法在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域。

1. 生物学层次聚类算法可以用于基因表达谱数据的聚类分析，帮助研究人员发现不同基因的表达模式，从而揭示基因之间的相互关系。

2. 图像处理层次聚类算法可以用于图像分割，将相似的像素点聚类到同一个区域，实现图像的分割和识别。

3. 社交网络层次聚类算法可以用于社交网络中的用户聚类，将具有相似兴趣和行为模式的用户聚集在一起，为推荐系统和个性化推送提供基础。

四、优缺点分析层次聚类算法具有以下优点：1. 不需要预先指定聚类数目，能够自动构建聚类层次结构。

2. 可以处理任意形状和大小的聚类。

3. 聚类结果具有层次结构，方便后续的分析和解释。

聚类分析实验心得体会（通用20篇）（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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复杂⽹络中聚类算法总结⽹络，数学上称为图，最早研究始于1736年欧拉的哥尼斯堡七桥问题，但是之后关于图的研究发展缓慢，直到1936年，才有了第⼀本关于图论研究的著作。

20世纪60年代，两位匈⽛利数学家Erdos和Renyi建⽴了随机图理论，被公认为是在数学上开创了复杂⽹络理论的系统性研究。

之后的40年⾥，⼈们⼀直讲随机图理论作为复杂⽹络研究的基本理论。

然⽽，绝⼤多数的实际⽹络并不是完全随机的。

1998年，Watts及其导师Strogatz在Nature上的⽂章《Collective Dynamics of Small-world Networks》揭⽰了复杂⽹络的⼩世界性质。

随后，1999年，Barabasi及其博⼠⽣Albert在Science上的⽂章《Emergence of Scaling in Random Networks》⼜揭⽰了复杂⽹络的⽆标度性质(度分布为幂律分布)，从此开启了复杂⽹络研究的新纪元。

随着研究的深⼊，越来越多关于复杂⽹络的性质被发掘出来，其中很重要的⼀项研究是2002年Girvan和Newman在PNAS上的⼀篇⽂章《Community structure in social and biological networks》，指出复杂⽹络中普遍存在着聚类特性，每⼀个类称之为⼀个社团(community)，并提出了⼀个发现这些社团的算法。

从此，热门对复杂⽹络中的社团发现问题进⾏了⼤量研究，产⽣了⼤量的算法，本⽂试图简单整理⼀下复杂⽹络中聚类算法，希望对希望快速了解这⼀部分的⼈有所帮助。

本⽂中所谓的社团跟通常我们将的聚类算法中类(cluster)的概念是⼀致的。

0. 预备知识为了本⽂的完整性，我们⾸先给出⼀些基本概念。

⼀个图通常表⽰为G=(V,E)，其中V表⽰点集合，E表⽰边集合，通常我们⽤n表⽰图的节点数，m表⽰边数。

⼀个图中，与⼀个点的相关联的边的数量称为该点的度。

知识点归纳数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘中的聚类分析与分类算法数据挖掘是指从大量数据中自动发现有用的模式、关系或规律的过程。

在数据挖掘过程中，聚类分析和分类算法是两个常用且重要的技术。

本文将对这两个知识点进行归纳总结。

一、聚类分析聚类分析是将一组无标签的数据对象进行分组或聚类的数据挖掘技术。

其目标是通过对象之间的相似性将它们划分为若干个簇，使得同一簇内的对象相似度高，不同簇之间的相似度低。

聚类分析广泛应用于市场分割、社交网络分析、图像处理等领域。

常用的聚类算法有以下几种：1. K-means算法：K-means是一种基于距离度量的聚类算法。

它通过逐步迭代，将数据集分为K个簇，使得每个数据对象与本簇内的其他对象的相似度最高。

2. 层次聚类算法：层次聚类算法是一种通过计算不同类别之间的相似性，并逐步合并相似度高的类别的方式进行数据聚类的方法。

Hierarchical Agglomerative Clustering（HAC）是层次聚类的一种常见算法。

3. 密度聚类算法：密度聚类算法是一种通过计算对象的密度来确定簇的方法，常见的算法有DBSCAN和OPTICS算法。

这类算法可以有效地发现具有不同密度分布的聚类。

二、分类算法分类算法是将带有标签的数据集按照类别或标签进行划分的数据挖掘技术。

通过学习已有数据集的特征和类别标签，分类算法能够对新的未标记数据进行分类预测。

分类算法广泛应用于垃圾邮件过滤、文本分类、风险评估等领域。

常用的分类算法有以下几种：1. 决策树算法：决策树算法是一种基于树形结构的分类算法。

它通过对数据集进行递归分割，使得每个子节点具有最佳的纯度或信息增益，从而实现对数据的分类。

2. 朴素贝叶斯算法：朴素贝叶斯算法是一种基于条件概率的分类算法。

它假设特征之间相互独立，并通过计算条件概率来进行分类预测。

3. 支持向量机算法：支持向量机算法是一种通过寻找最优分割超平面将数据划分为不同类别的算法。

聚类分析就仅根据在数据中发现的描述对象及其关系的信息，将数据对象分组(簇)。

其目标是，组内的对象相互之间是相似的，而不同组中的对象是不同的。

组内相似性越大，组间差别越大，聚类就越好。

先介绍下聚类的不同类型，通常有以下几种：(1)层次的与划分的：如果允许簇具有子簇，则我们得到一个层次聚类。

层次聚类是嵌套簇的集族，组织成一棵树。

划分聚类简单地将数据对象划分成不重叠的子集(簇)，使得每个数据对象恰在一个子集中。

(2)互斥的、重叠的与模糊的：互斥的指每个对象都指派到单个簇。

重叠的或是模糊聚类用来反映一个对象同时属于多个组的事实。

在模糊聚类中，每个数据对象以一个0和1之间的隶属权值属于每个簇。

每个对象与各个簇的隶属权值之和往往是1。

(3)完全的与部分的：完全聚类将每个对象指派到一个簇中。

部分聚类中，某些对象可能不属于任何组，比如一些噪音对象。

聚类分析后发现的簇往往也具有不同的类型：(1)明显分离的：簇是对象的集合，不同组中的任意两点之间的距离都大于组内任意两点之间的距离。

(1)(2)基于原型的：簇是对象的集合，其中每个对象到定义该簇的原型的距离比到其他簇的原型的距离更近（或更加相似）。

对于具有连续属性的数据，簇的原型通常是质心，即簇中所有点的平均值。

这种簇倾向于呈球状。

(3)基于图的：如果数据用图表示，其中节点是对象，而边代表对象之间的联系，则簇可以定义为连通分支，即互相连通但不与组外对象连通的对象组。

基于图的簇一个重要例子就是基于临近的簇，其中两个对象是相连的，仅当他们的距离在指定的范围之内。

也就是说，每个对象到该簇某个对象的距离比不同簇中的任意点的距离更近。

(4)基于密度的：簇是对象的稠密区域，被低密度的区域环绕。

当簇不规则或互相盘绕，并且有噪声和离群点时，常常使用基于密度的簇定义。

下面介绍三种常用的聚类算法：(1)基本K均值：基于原型的，划分的聚类技术，试图从全部数据对象中发现用户指定个数的簇。

(2)凝聚层次聚类：开始每个点各成一簇，然后重复的合并两个最近的簇，直到指定的簇个数。

1.聚类定义“聚类是把相似的对象通过静态分类的方法分成不同的组别或者更多的子集（subset）,这样让在同一个子集中的成员对象都有一些相似的属性” ——wikipedia“聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。

它是一种重要的人类行为。

聚类是将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程，所以同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性。

”——百度百科说白了，聚类（clustering）是完全可以按字面意思来理解的——将相同、相似、相近、相关的对象实例聚成一类的过程。

简单理解，如果一个数据集合包含N 个实例，根据某种准则可以将这N 个实例划分为 m 个类别，每个类别中的实例都是相关的，而不同类别之间是区别的也就是不相关的，这个过程就叫聚类了。

2.聚类过程:1) 数据准备:包括特征标准化和降维.2) 特征选择:从最初的特征中选择最有效的特征,并将其存储于向量中.3) 特征提取:通过对所选择的特征进行转换形成新的突出特征.4) 聚类(或分组):首先选择合适特征类型的某种距离函数(或构造新的距离函数)进行接近程度的度量;而后执行聚类或分组.5) 聚类结果评估:是指对聚类结果进行评估.评估主要有 3 种:外部有效性评估、内部有效性评估和相关性测试评估.3 聚类算法的类别没有任何一种聚类技术(聚类算法)可以普遍适用于揭示各种多维数据集所呈现出来的多种多样的结构，根据数据在聚类中的积聚规则以及应用这些规则的方法,有多种聚类算法.聚类算法有多种分类方法将聚类算法大致分成层次化聚类算法、划分式聚类算法、基于密度和网格的聚类算法和其他聚类算法,如图 1 所示的4 个类别.3.聚类算法基于层次聚类算法：采用抽样技术先对数据集 D 随机抽取样本，再CURE：采用分区技术对样本进行分区，然后对每个分区局部聚类，最后对局部聚类进行全局聚类也采用了随机抽样技术，该算法在计算两个对ROCK：象的相似度时，同时考虑了周围对象的影响首先由数据集构造成一个 K-最近邻图Gk ,再通过一个图的划分算法将图 Gk 划分成大量CHEMALOEN（变色龙的子图,每个子图代表一个初始子簇,最后用算法）：一个凝聚的层次聚类算法反复合并子簇，找到真正的结果簇SBAC：BIRCH：BUBBLE：BUBBLE-FM：SBAC 算法则在计算对象间相似度时，考虑了属性特征对于体现对象本质的重要程度，对于更能体现对象本质的属性赋予较高的权值BIRCH 算法利用树结构对数据集进行处理，叶结点存储一个聚类，用中心和半径表示，顺序处理每一个对象，并把它划分到距离最近的结点，该算法也可以作为其他聚类算法的预处理过程BUBBLE 算法则把 BIRCH 算法的中心和半径概念推广到普通的距离空间BUBBLE-FM 算法通过减少距离的计算次数，提高了BUBBLE 算法的效率基于划分聚类算法（partition clustering)是一种典型的划分聚类算法，它用一个聚类的中心来代表一个簇，即在迭代过程中选择的聚k-means：点不一定是聚类中的一个点，该算法只能处理数值型数据K-Means 算法的扩展，采用简单匹配方法来度量k-modes：分类型数据的相似度结合了 K-Means 和 K-Modes 两种算法，能够处k-prototypes：理混合型数据在迭代过程中选择簇中的某点作为聚点，PAM k-medoids：是典型的k-medoids 算法CLARA 算法在PAM 的基础上采用了抽样技术，能CLARA：够处理大规模数据CLARANS 算法融合了PAM 和CLARA 两者的优点，CLARANS：是第一个用于空间数据库的聚类算法采用了空间索引技术提高了 CLARANS 算法的效Focused CLARAN：率模糊集合理论引入聚类分析中并提出了 PCM 模PCM：糊聚类算法基于密度聚类算法：DBSCAN 算法是一种典型的基于密度的聚类算法，该算法采用空间索引技术来搜索对象的邻域，引入DBSCAN：了“核心对象”和“密度可达”等概念，从核心对象出发，把所有密度可达的对象组成一个簇算法通过泛化 DBSCAN 算法中邻域的概念，以适应GDBSCAN：空间对象的特点DBLASD：OPTICS 算法结合了聚类的自动性和交互性，先生OPTICS：成聚类的次序，可以对不同的聚类设置不同的参数，来得到用户满意的结果FDC 算法通过构造 k-d tree 把整个数据空间划分FDC：成若干个矩形空间，当空间维数较少时可以大大提高DBSCAN 的效率基于网格的聚类算法：利用网格单元保存数据统计信STING：息，从而实现多分辨率的聚类在聚类分析中引入了小波变换的原理，主要应用于信号处理领域。

K-means聚类算法实验总结在本次实验中，我们深入研究了K-means聚类算法，对其原理、实现细节和优化方法进行了探讨。

K-means聚类是一种无监督学习方法，旨在将数据集划分为K个集群，使得同一集群内的数据点尽可能相似，不同集群的数据点尽可能不同。

实验步骤如下：1. 数据准备：选择合适的数据集，可以是二维平面上的点集、图像分割、文本聚类等。

本实验中，我们采用了二维平面上的随机点集作为示例数据。

2. 初始化：随机选择K个数据点作为初始聚类中心。

3. 迭代过程：对于每个数据点，根据其与聚类中心的距离，将其分配给最近的聚类中心所在的集群。

然后，重新计算每个集群的聚类中心，更新聚类中心的位置。

重复此过程直到聚类中心不再发生明显变化或达到预设的迭代次数。

4. 结果评估：通过计算不同指标（如轮廓系数、Davies-Bouldin指数等）来评估聚类效果。

实验结果如下：1. K-means聚类能够有效地将数据点划分为不同的集群。

通过不断迭代，聚类中心逐渐趋于稳定，同一集群内的数据点逐渐聚集在一起。

2. 在实验中，我们发现初始聚类中心的选择对最终的聚类结果有一定影响。

为了获得更好的聚类效果，可以采用多种初始聚类中心并选择最优结果。

3. 对于非凸数据集，K-means算法可能会陷入局部最优解，导致聚类效果不佳。

为了解决这一问题，可以考虑采用其他聚类算法，如DBSCAN、层次聚类等。

4. 在处理大规模数据集时，K-means算法的时间复杂度和空间复杂度较高，需要进行优化。

可以采用降维技术、近似算法等方法来提高算法的效率。

通过本次实验，我们深入了解了K-means聚类算法的原理和实现细节，掌握了其优缺点和适用场景。

在实际应用中，需要根据数据集的特点和需求选择合适的聚类算法，以达到最佳的聚类效果。

k-means聚类算法实验总结-回复K-means聚类算法是一种常用的无监督学习算法，广泛应用于数据挖掘、图像分割、文本分类等领域。

本文将基于我对K-means聚类算法的实验总结，分步详细介绍这一算法的原理、实验设置、实验结果及其分析。

希望通过本文的总结，读者能够对K-means算法有一个更全面的了解。

一、算法原理K-means聚类算法的原理比较简单，其基本步骤如下：1. 初始化k个聚类中心，可以是随机选择样本或根据经验预设；2. 对于每个样本，计算其与各个聚类中心的距离，并将其划分到距离最近的聚类中心所属的类别；3. 调整聚类中心的位置，将各个类别内的样本点的均值作为新的聚类中心，重复步骤2，直到聚类中心的位置不再变化或达到预设的最大迭代次数。

二、实验设置为了验证K-means聚类算法的性能，我选择了UCI机器学习库中的Iris 数据集作为实验数据集。

该数据集包含150个样本，每个样本有4个属性。

为了方便可视化，将数据集中的前两个属性作为横纵坐标，将样本点分布在二维平面上。

在实验中，我使用Python编程语言实现了K-means聚类算法，并使用matplotlib库绘制了聚类结果的散点图。

实验中设置聚类的类别数k为3，迭代次数上限为100。

三、实验结果及分析执行K-means聚类算法后，得到了如下图所示的聚类结果：[图1 聚类结果图]根据聚类结果可以看出，三个类别的样本点被分别用不同的颜色表示，并且通过散点图可以很直观地看到各个样本点与聚类中心的距离。

为了更客观地评估K-means的聚类性能，我采用了两项指标：聚类准确率和轮廓系数。

聚类准确率是将聚类结果与原始类别进行对比，计算分类正确的样本数量占总样本数量的比例。

通过计算实验结果，我得到了聚类准确率为85.33。

轮廓系数是一种评价聚类结果的衡量指标，其数值范围在-1到1之间，越接近于1表示聚类越紧密、样本点越相似，越接近于-1表示聚类越分散、样本点越不相似。

常见聚类算法范文常见的聚类算法有层次聚类算法、划分聚类算法、模型聚类算法和密度聚类算法。

1. 层次聚类算法（Hierarchical Clustering Algorithm）：层次聚类算法是将数据点按照层次结构进行聚类的一种方法。

在这种方法中，数据点被组织成一个层次树的结构。

其中，自底向上的层次聚类算法（Agglomerative Clustering）逐步合并相似的数据点，而自顶向下的层次聚类算法（Divisive Clustering）则逐步拆分不相似的数据点。

2. 划分聚类算法（Partitioning Clustering Algorithm）：划分聚类算法是将数据点划分成互不重叠的簇的一种方法。

其中，最常见的划分聚类算法是K-means算法。

该算法通过迭代的方式将数据点划分成K个簇，使得簇内的数据点之间的距离最小，而簇与簇之间的距离最大。

3. 模型聚类算法（Model-based Clustering Algorithm）：模型聚类算法基于概率模型或统计模型，将数据点分配到概率模型或统计模型中。

其中，最常见的模型聚类算法是高斯混合模型（Gaussian Mixture Model）和潜在狄利克雷分配（Latent Dirichlet Allocation）算法。

高斯混合模型将数据点分配到多个高斯分布中，而潜在狄利克雷分配将数据点分配到多个主题中。

4. 密度聚类算法（Density-based Clustering Algorithm）：密度聚类算法基于数据点之间的密度来进行聚类。

其中，最常见的密度聚类算法是DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering ofApplications with Noise）算法。

该算法通过判断一个数据点周围的密度是否超过一定的阈值来决定是否将其作为核心点，从而将核心点连接起来形成簇。

在实际应用中，根据数据集和任务的不同，我们可以选择合适的聚类算法进行数据的分类和分析。

kmeans聚类算法总结
kmeans聚类算法是一种常见的无监督机器学习算法，它主要用于将数据分组并将相似的数据点归为同一类别。

下面是kmeans聚类算法的总结：
1. kmeans聚类算法通常需要指定类别数量k，在输入数据分类时会将数据分为k个类别，并且每个类别都有一个代表（即聚类中心）。

2. kmeans聚类算法是一种迭代算法，其主要步骤包括初始化聚类中心、分配数据点到最近的聚类中心、更新聚类中心并重复直到收敛。

3. kmeans聚类算法尝试最小化每个数据点到其所属聚类中心的距离平方和（即SSE），这个过程可以通过最小化聚类中心与每个数据点之间的平方欧几里得距离来实现。

4. kmeans聚类算法对数据分布的假设是数据点可以分为均匀大小的凸形小团，这也导致了其对异常值和噪声敏感。

5. kmeans聚类算法在处理大型数据集时可能会面临时间和内存限制的挑战。

6. kmeans聚类算法可以用于各种应用，如图像分割、市场细分、客户分类和信用评级等。

综上所述，kmeans聚类算法是一种经典的、简单但有效的聚类算法。

它具有易于解释、易于实现等优点，在处理一些相关应用时表现不俗。

但是，它对于数据集的分布假设较为苛刻，对于异常值和噪声敏感，并且处理大型数据集时可能会面临一些挑战。

第1篇本次聚类分析实验旨在深入理解和掌握聚类分析方法，包括基于划分、层次和密度的聚类技术，并运用SQL Server、Weka、SPSS等工具进行实际操作。

通过实验，我们不仅验证了不同聚类算法的有效性，而且对数据理解、特征选择与预处理、算法选择、结果解释和评估等方面有了更为全面的认知。

以下是对本次实验的结论总结：一、实验目的与意义1. 理解聚类分析的基本概念：实验使我们明确了聚类分析的定义、目的和应用场景，认识到其在数据挖掘、市场分析、图像处理等领域的重要性。

2. 掌握聚类分析方法：通过实验，我们学习了K-means聚类、层次聚类等常用聚类算法，并了解了它们的原理、步骤和特点。

3. 提高数据挖掘能力：实验过程中，我们学会了如何利用工具进行数据预处理、特征选择和聚类分析，为后续的数据挖掘工作打下了基础。

二、实验结果分析1. K-means聚类：- 实验效果：K-means聚类算法在本次实验中表现出较好的聚类效果，尤其在处理规模较小、结构较为清晰的数据时，能快速得到较为满意的聚类结果。

- 特点：K-means聚类算法具有简单、高效的特点，但需要事先指定聚类数目，且对噪声数据敏感。

2. 层次聚类：- 实验效果：层次聚类算法在处理规模较大、结构复杂的数据时，能较好地发现数据中的层次关系，但聚类结果受距离度量方法的影响较大。

- 特点：层次聚类算法具有自适应性和可解释性，但计算复杂度较高，且聚类结果不易预测。

3. 密度聚类：- 实验效果：密度聚类算法在处理噪声数据、非均匀分布数据时，能较好地发现聚类结构，但对参数选择较为敏感。

- 特点：密度聚类算法具有较好的鲁棒性和可解释性，但计算复杂度较高。

三、实验结论1. 聚类算法的选择：根据实验结果，K-means聚类算法在处理规模较小、结构较为清晰的数据时，具有较好的聚类效果；层次聚类算法在处理规模较大、结构复杂的数据时，能较好地发现数据中的层次关系；密度聚类算法在处理噪声数据、非均匀分布数据时，能较好地发现聚类结构。

聚类算法总结划分方法每个数据被归入相互不同重叠的k个cluster之一目标：cluster内距离最小一、K-Means 算法：（1）算法思想：指定cluster数目为k;随机划分数据到k个子集；计算每个子集的“中心”数据；*计算所有数据到k个“中心”距离；*将每个数据所属类别调整到里数据最近“中心”所代表的cluster/子集；重复上述两个步骤，直至收敛。

（2）算法优点：简单，实现简单；运行时间复杂度较低:0（元组数n * cluster数k *迭代次数t）。

目标明确：最小化类内距离。

（3）算法不足：易陷入局部最优解（和初始值密切相关）；“中心”计算时，如何处理标称数据？；需要预置k值；对噪声数据/孤立点敏感；非凸cluster的识别能力弱。

（4）算法改进：K-Means算法的“中心”点是虚拟数据，不一定在数据集合中存在，改成某实际靠近中心点且存在的数据，得到“k-中心点”算法；降低了噪声、离群点的影响，增加了时间代价；标称属性的“中心”用众数代替均值，及改进的距离计算方法；改进初始时刻数据划分方法或中心点选择方法，如PAM算法。

二、PAM算法（围绕中心点划分方法）（1）算法思想：随机选择k个种子为中心点，即cluster的代表，将数据点划归到最近中心点/种子代表的cluster；对所有（种子，非种子）对，尝试交换它们，检查是否能提高聚类质量：所有元组到各自中心”的距离和。

选择最好的能提升结果质量所对应的交换，实施交换，直至算法收敛。

（2）算法评述：K-medoids算法的改进；可以用一些启发式方法选择交换的种子和非种子；易陷入局部最优。

三、针对大规模数据集改进算法（1）主要解决问题：数据集无法一次载入内存；重复多次计算一个点/数据到其它数据的距离;（2）CLARA 算法：对数据集中的数据进行采样，在采样得到的子集上寻找中心点，执行PAM算法；（3）CLARANS 算法：执行PAM算法，其中没有搜索所有可能的实施交换的对，仅仅执行L次（种子，非种子）对的交换;层次方法层次聚类：在不同概念层次上各自形成clusters，构成一•棵树状图①endrogram）重点考虑优化目标：cluster之间的距离最大化核心问题：两个cluster之间的距离如何计算的问题（最小、最大、平均距离、虚拟中心、Medoid距离）一、主要层次算法：（1）AGNES算法（凝聚思想）：自底向上，找两个簇，它们中最相似两个数据的距离最小，则合并这两个簇；迭代该过程，直至所有对象最终合并形成一个簇。

聚类分析法先用一个例子引出聚类分析一、聚类分析法的概念聚类分析又叫群分析、点群分析或者簇分析，是研究多要素事物分类问题的数量，并根据研究对象特征对研究对象进行分类的多元分析技术，它将样本或变量按照亲疏的程度，把性质相近的归为一类，使得同一类中的个体都具有高度的同质性，不同类之间的个体都具有高度的异质性。

聚类分析的基本原理是根据样本自身的属性，用数学方法按照某种相似性或差异性指标，定量地确定样本之间的亲疏关系，并按这种亲疏关系程度对样本进行聚类。

描述亲属程度通常有两种方法：一种是把样本或变量看出那个p维向量，样本点看成P 维空间的一个点，定义点与点之间的距离；另一种是用样本间的相似系数来描述其亲疏程度。

有了距离和相似系数就可定量地对样本进行分组，根据分类函数将差异最小的归为一组，组与组之间再按分类函数进一步归类，直到所有样本归为一类为止。

聚类分析根据分类对象的不同分为Q型和R型两类，Q--型聚类是对样本进行分类处理，R--型聚类是对变量进行分类处理。

聚类分析的基本思想是，对于位置类别的样本或变量，依据相应的定义把它们分为若干类，分类过程是一个逐步减少类别的过程，在每一个聚类层次，必须满足“类内差异小，类间差异大”原则，直至归为一类。

评价聚类效果的指标一般是方差，距离小的样品所组成的类方差较小。

常见的聚类分析方法有系统聚类法、动态聚类法（逐步聚类法）、有序样本聚类法、图论聚类法和模糊聚类法等。

二、对聚类分析法的评价聚类分析也是一种分类技术。

与多元分析的其他方法相比，该方法较为粗糙，理论上还不完善，但应用方面取得了很大成功。

与回归分析、判别分析一起被称为多元分析的三大方法。

聚类的目的：根据已知数据，计算各观察个体或变量之间亲疏关系的统计量（距离或相关系数）。

根据某种准则（最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法），使同一类内的差别较小，而类与类之间的差别较大，最终将观察个体或变量分为若干类。

二、聚类分析的方法可以画图表四、聚类分析的应用。

聚类算法方法归纳
1. K-Means 聚类：这是一种最常见的聚类算法，它通过确定 k 个初始中心点，并将每个数据点分配给最近的中心点，然后不断更新中心点的位置，直到达到最优的聚类结果。

2. 层次聚类：这种方法通过构建一棵树来表示数据的层次结构，从而实现聚类。

它可以是凝聚的（自下而上）或分裂的（自上而下）。

3. DBSCAN 聚类：基于密度的空间聚类应用程序和噪声（DBSCAN）是一种基于密度的聚类算法，它通过计算样本点之间的距离来判断样本点的密度，将样本点分为不同的簇。

4. 高斯混合模型（GMM）：GMM 是一种概率模型，它假设数据是由多个高斯分布混合而成的。

通过最大化似然函数来估计模型参数，从而实现聚类。

5. OPTICS 聚类：这是一种基于密度的聚类算法，它通过计算样本点之间的距离来判断样本点的密度，将样本点分为不同的簇。

6. Agglomerative 聚类：这种方法通过不断合并最相似的两个簇来构建聚类层次结构。

7. 模型-based 聚类：这种方法使用统计模型（如混合模型、隐马尔可夫模型等）来描述数据的分布，并通过最大化模型的对数似然来确定最佳的聚类数量和成员。

这些是聚类算法的一些常见方法，每种方法都有其优缺点，适用于不同类型的数据和应用场景。

在选择聚类算法时，需要考虑数据的特征、聚类的目标以及计算效率等因素。

常见的聚类算法聚类算法是数据挖掘中常用的一种算法，它可以将原始数据根据其内在特性划分为多个组别。

常见的聚类算法有：（一）K-means聚类K-means聚类是最常用的聚类算法，具有易于实现的特点。

它的基本思想是：将相似的数据分组，使每个组的数据尽可能的相似。

它的核心就是把数据划分到K个不同的簇中，K一般通过轮廓系数来设置，轮廓系数越大，簇内数据差异性越低。

K-means聚类算法的缺点是容易受到噪声和异常值影响，并且计算非常耗时、无法选择最优K值。

（二）层次聚类层次聚类是基于层次分层的聚类方法，它可以根据数据间的相似度自动划分出簇，不需要设置K值，具有很好的可解释性。

它一般分为两种：综合层次聚类法和分裂层次聚类法。

综合层次聚类法是将所有的元素链接起来，然后再从上到下进行分割，最终得到若干个簇。

分割层次聚类法，则是将每个元素单独作为一个簇，然后再从下到上进行合并、分割，最终得到簇的结果。

层次聚类的缺点是受到噪声和异常值的影响比较严重，计算量比较大，不适用于数据量较大的情况。

（三）DBSCAN聚类DBSCAN是一种基于密度的聚类算法，它能够发现任意形状的簇，是最为灵活的聚类算法。

它的基本思想是：如果一个点的邻域（epsilon 距离内的点）足够的密集，那么这个点就是核心对象，属于某一类；而其他点如果与任何一个核心对象的距离都小于给定的值，也就是说他们都和核心对象关联在一起，这就是噪声点。

DBSCAN聚类算法的优点是具有良好的可解释性，而且不需要预先估计K值；它的缺点是受到数据结构和分布影响较大，且计算量较大，效率不够高。

（四）密度聚类密度聚类要求数据点有一定的密度，只有一定的密度的数据才能够被归为一类。

其核心思想是：把距离较近的数据归为一类，距离较远的数据归为不同的类。

它最大的优点在于可以有效的发现异常数据，并且改善数据分布密度不均的情况；它的缺点是受到噪音的影响比较严重，易带偏，聚类效果不尽如人意。

基于聚类算法总结第1篇层次聚类是一种常用的聚类方法，它通过构建数据点之间的层次结构来进行聚类。

层次聚类不需要预先指定簇的数量，并且结果可以表示为树状图（称为树状图或层次树），提供了数据点之间关系的丰富视图。

类型算法步骤（以凝聚型为例）距离公式层次聚类中，簇之间的相似性通常用距离来衡量，常用的距离度量有：其中和是不同的簇，是簇内点和之间的距离。

Python 实现接下来，使用 Python 的scipy库来实现层次聚类，并使用matplotlib库绘制树状图。

我们将使用相同的模拟数据来展示层次聚类的结果。

上图展示了层次聚类的树状图，也称为树状图。

在这个图中：通过这个树状图，我们可以观察数据的层次聚类结构，并根据需要选择适当的截断点来确定簇的数量。

例如，通过在不同的高度水平切割树状图，可以得到不同数量的簇。

层次聚类特别适用于那些簇的数量不明确或数据具有自然层次结构的场景。

与 K-means 等算法相比，它不需要预先指定簇的数量，但计算复杂度通常更高。

基于聚类算法总结第2篇Mean Shift算法是一种基于密度的非参数聚类算法。

其核心思想是通过迭代过程寻找数据点密度的峰值。

这个算法不需要预先指定簇的数量，它通过数据本身的分布特性来确定簇的数量。

算法概述相关公式假设是数据点，核函数通常是一个高斯核，带宽为，则 mean shift 向量为：其中，是在点周围带宽内的邻近点集合。

Python 实现以下是 Mean Shift 算法的一个基本 Python 实现，使用了scikit-learn库：这段代码首先生成一些样本数据，然后应用 Mean Shift算法对数据进行聚类，并将结果可视化。

每个聚类的中心用红色的 'x' 标记。

基于聚类算法总结第3篇DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications withNoise）是一种基于密度的聚类算法，特别适用于具有噪声的数据集和能够发现任意形状簇的情况。

聚类算法是一类无监督的机器学习算法，其目的是将数据集分成不同的组，使得同组内的数据对象相似，并且组与组之间差异较大。

以下是几种常见的聚类算法：1. K-Means 聚类算法K-Means 算法是最常用的聚类算法之一。

它基于中心点的思想，将样本分成K 个簇，并使得每个簇的内部样本的距离较小，簇与簇之间的距离较大。

具体来说，算法需要设置聚类中心的个数K，然后通过贪心迭代的方式逐步优化聚类结果，直到找到最优解。

K-Means算法有以下几个缺点：i）初始中心点的选取对最终结果影响很大；ii）对离群点和异常值比较敏感；iii）缺乏理论支持。

2. 层次聚类算法层次聚类算法是基于树的节点结构的构建，以不断分割数据集，并生成树状结构。

这种算法分为两种类型：聚合式层次聚类（AGNES）和分裂式层次聚类（DIANA）。

在聚合式层次聚类算法中，每个样本开始时都被视为一个簇，然后通过层次化的方式将不同的簇连接起来，生成树状结构。

在分裂式层次聚类算法中，所有样本一开始被视为一个簇，然后通过递归地将簇分成更小的簇来生成树形结构。

3. DBSCAN 算法DBSCAN 算法是一种密度聚类算法，它根据数据点的密度来进行聚类。

该算法假设一个簇内的数据点在被邻近的数据点包围时会形成高密度区域。

根据这个假设，DBSCAN算法将密度相邻的数据点划分为簇，同时可以自动确定簇的数量。

4. GMM (高斯混合模型) 算法GMM 算法是基于概率模型的聚类算法，它假定样本由多个高斯分布的混合体组成。

该算法首先假定每个簇是由若干个高斯分布组成的，然后使用EM算法进行参数估计，并通过计算每个样本点被分配到各个簇的概率来进行聚类。

聚类算法在数据挖掘、图像处理、自然语言处理等领域都具有广泛的应用，可以帮助数据科学家和分析人员更好地划分数据，发现数据的隐含规律和结构。