基于成对约束的半监督聚类集成算法研究
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半监督学习中的半监督聚类算法详解在机器学习领域中,半监督学习是一种介于监督学习和无监督学习之间的学习方式。
在实际问题中,我们往往会面临一些只有部分数据标记了标签的情况,这时候就需要使用半监督学习方法。
半监督聚类算法是半监督学习中的一种重要方法,它能够利用标记样本和未标记样本的信息来进行聚类,提高聚类的准确性。
本文将详细介绍半监督聚类算法的原理和应用。
半监督聚类算法的原理半监督聚类算法的原理是基于以下假设:在同一簇中的样本往往具有相似的特征,而不同簇之间的样本特征差异较大。
因此,我们可以利用标记样本的信息来引导聚类算法对未标记样本进行聚类。
常见的半监督聚类算法包括基于图的半监督聚类算法、基于生成模型的半监督聚类算法等。
这些算法都是在无监督聚类的基础上,利用标记样本的信息对聚类结果进行修正,提高聚类的准确性。
基于图的半监督聚类算法是一种常见的半监督聚类方法。
它通过构建样本之间的图结构,利用标记样本的信息对未标记样本进行聚类。
具体来说,该算法首先构建样本之间的相似度图,然后利用标记样本的信息对图进行标记传播,最终得到未标记样本的簇分配结果。
基于生成模型的半监督聚类算法则是通过建立生成模型来对标记样本的标签信息和未标记样本的簇分配结果进行联合建模,从而得到最优的聚类结果。
半监督聚类算法的应用半监督聚类算法在实际问题中有着广泛的应用。
首先,半监督聚类算法能够充分利用未标记样本的信息,提高聚类的准确性。
在许多实际问题中,未标记样本往往数量远远大于标记样本,这时候就需要使用半监督聚类算法来充分利用未标记样本的信息,提高聚类的性能。
其次,半监督聚类算法也能够应用在图像分割、文本聚类等领域。
在图像分割领域,半监督聚类算法能够利用标记样本的信息对图像进行像素级别的聚类,从而实现图像的分割和识别。
在文本聚类领域,半监督聚类算法能够利用标记样本的信息对文本进行语义级别的聚类,从而实现文本的自动分类和归类。
总结半监督聚类算法是半监督学习中的重要方法,它能够利用标记样本的信息对未标记样本进行聚类,提高聚类的准确性。
基于成对约束的半监督聚类方法陶性留; 俞璐; 王晓莹【期刊名称】《《微型机与应用》》【年(卷),期】2019(038)011【总页数】7页(P54-59,66)【关键词】成对约束; 半监督聚类; FCM-NMF聚类; 非负矩阵分解; 交替迭代公式【作者】陶性留; 俞璐; 王晓莹【作者单位】陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007; 陆军工程大学指挥控制工程学院江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TP370 引言现实社会中,面临的数据越来越多,越来越宽泛,越来越复杂,同样数据特征的维度也越来越高。
如何去挖掘有价值的信息一直是广受关注的热点。
聚类是数据挖掘和模式识别的重要工具,它是将数据样本划分为不同的簇,使同一簇的数据样本具有较高的相似性,常见的方法有K-means[1-2]、FCM[3-4]等。
而半监督聚类[5]作为半监督学习的一个重要分支,它以无监督的聚类算法为基础,通过利用少量的监督信息来提高聚类的性能。
目前,半监督聚类中常见的先验知识表现为部分样本的类标签信息或是反映两样本是否归于同一簇的成对约束信息。
所谓成对约束关系具体分为两种:(1)两个样本同属于一个簇团(必须链接集Must-link,ML);(2)两个样本属于不同簇团(不能链接集Cannot-link,CL)。
很显然,这是一种相对较弱的指导信息,因为判断两个样本是否属于同一簇团要比判断它们分属于哪个簇团更加容易。
通常可以通过生活经验或者常识来判断。
基于成对约束的半监督聚类方法的基本思想是利用先验监督信息来调整样本数据之间的作用力,根据少量被正确划分的样本数据,促使其近邻能被正确地划分,进而实现整个数据集的划分。
该聚类算法通常在经典的算法框架下,合理设计出目标函数再进行一定程度的优化之后得到更加符合实际,更加令人满意的聚类算法。
本文考虑在之前研究的FCM-NMF[6]算法上添加成对约束条件,以使聚类性能得到进一步的提高。
2012年第·10期太原城市职业技术学院学报Journal of TaiYuan Urban Vocational college期总第135期Oct2012[摘要]DBSCAN是一种经典的基于密度聚类算法,能够自动确定簇的数量,对任意形状的簇都能有效处理。
但是,在半监督聚类中有些是以成对约束信息作为先验信息来引导聚类过程,而传统的DBSCAN算法并未充分利用这些信息。
因此,论文在基于密度的聚类中使用成对约束,对DB-SCAN算法进行改进并最终实现了C-DBSCAN算法。
实验表明,该算法有效地提高了聚类的质量。
[关键词]DBSCAN;成对约束;C-DBSCAN;聚类[中图分类号]F59[文献标识码]A[文章编号]1673-0046(2012)10-0175-03带有成对约束半监督聚类算法C-DBSCAN的设计与实现闫军(太原旅游职业学院,山西太原030032)一、概述数据挖掘作为一种从大量数据中发现感兴趣信息的技术,已经得到日益广泛的应用。
而聚类是一种重要的数据挖掘技术,其任务是将数据集分成若干个簇。
同一个簇中的数据具有较高的相似性,而不同簇中的数据之间的相似性较低。
目前已经存在的聚类算法大致可以分为四种类型:(1)基于划分的聚类算法。
如k-means、k-medoids 等。
这种算法需要设定簇的数量,根据对象间的相似性将每个对象划归最近的簇。
这种算法能够发现超球状的簇。
(2)层次聚类算法。
层次聚类可以从两个方向产生,第一是凝聚,首先将所有对象标记为簇,然后逐次合并距离最小的簇;第二是分裂,先将整个数据集视为一个簇,然后逐次分裂样本较多的簇。
层次聚类需要人为设定终止条件,即凝聚或分裂到何种程度为止。
根据簇相似性的不同定义,层次聚类算法有Ward方法、BIRCH 和CURE等。
(3)基于统计模型的算法。
如期望最大化(EM)算法。
这类算法基于数理统计理论,假定数据集是由一个统计过程产生的,并通过找出最佳拟合模型来描述数据集。
半监督模糊聚类算法的研究与改进白福均;高建瓴;宋文慧;贺思云【摘要】介绍了半监督模糊聚类(SFCM)算法的原理和基础,针对当先验信息量稀少时算法无法真正有效地利用labeled数据的监督信息的缺点,提出了一种改进的半监督模糊聚类算法,即SSFCM算法.该方法把表示labeled数据点权重的参数放在聚类中心的迭代表达式里,从而可以调节监督信息的影响力.最后,在标准Iris数据集下,通过matlab编程实现算法.实验结果表明:无论从聚类结果的准确率还是算法运行迭代次数来看,SSFCM算法均优于FCM算法和SFCM算法.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)005【总页数】5页(P1061-1065)【关键词】模糊C均值聚类;半监督模糊C均值聚类;半监督聚类;监督信息【作者】白福均;高建瓴;宋文慧;贺思云【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TP1810 引言半监督学习是机器学习与模式识别学科中的研究热点。
本质上来说,它的实质是介于监督学习和无监督学习之间的一种学习方式。
根据学习内容,它可以分成三类:半监督聚类、半监督分类以及半监督回归[1-2]。
其中,半监督聚类的本质是在少量先验信息的帮助下去引导无监督的聚类过程,从而提高聚类算法的精度。
1985年,Pedrycz[3]在研究模糊聚类算法的时候,已经提出了半监督聚类,不过在那时被称作“部分监督”[4](Partial Supervision)。
然而,近几年,伴随着实际应用中的问题规模越来越大,半监督聚类算法再次回归到学者研究热门领域中,很多经典的聚类算法被不断引申到“半监督”版本。
Blum& Mitchell、Joachims等人提出,当待聚类的数据集中含有少量的标记数据但无法完全分布到所有类别时,可以采用部分的标记信息去引导整个无监督的算法进程,从而提升聚类的准确度[5]。
基于成对约束的半监督聚类集成算法研究
基于成对约束的半监督聚类集成算法研究
近年来,聚类算法在数据挖掘领域中得到广泛的应用。
然而,传统的聚类算法通常通过无监督学习的方式对数据进行划分,其聚类结果可能会受到初始值、噪音数据和维度灾难等问题的影响。
为了解决这些问题,研究者们提出了各种改进的聚类算法,其中半监督聚类算法是一种利用少量的已知标记信息来引导聚类的方法。
在半监督聚类算法中,基于成对约束的方法被广泛应用。
成对约束是通过给定一些样本对的先验知识,如“这两个样本属于同一类”或“这两个样本属于不同的类”,来指导聚类过程。
成对约束可以帮助聚类算法避免错误的划分,提高聚类结果的准确性。
但是,成对约束只能提供有限的信息,无法解决所有的聚类问题。
为了进一步提高聚类算法的性能,研究人员提出了基于成对约束的半监督聚类集成算法。
聚类集成是一种将多个聚类算法进行组合的技术,通过集成多个聚类结果来得到一个更好的聚类结果。
在基于成对约束的半监督聚类集成算法中,多个聚类算法将根据成对约束的准确性和一致性进行加权集成,权重的分配可以采用一些启发式的方法,如基于约束传递性的方法。
基于成对约束的半监督聚类集成算法的主要步骤包括:
1. 数据预处理:对原始数据进行预处理,包括数据清洗、特征选择、归一化等步骤,以提高聚类算法的性能。
2. 聚类算法生成:运行多个聚类算法,得到多个初始聚类结果。
3. 成对约束制定:根据已知的成对约束设计算法,构建成对
约束矩阵或成对约束图。
4. 集成算法:将多个聚类算法的结果进行加权集成,计算每
个样本属于每个类别的概率,并根据概率进行聚类结果的投票。
5. 聚类结果评估:对集成聚类结果进行评估,可以使用一些
聚类评估指标,如Adjusted Rand Index (ARI)、Normalized Mutual Information (NMI)等,来评价聚类结果的准确性和一致性。
基于成对约束的半监督聚类集成算法的优势在于可以充分利用有限的标记信息,通过集成多个聚类算法来提高聚类结果的质量。
与传统的聚类算法相比,基于成对约束的半监督聚类集成算法具有更好的鲁棒性和稳定性。
然而,基于成对约束的半监督聚类集成算法也面临一些挑战。
首先,成对约束的准确性对算法的性能影响很大,因此如何准确制定成对约束是一个关键问题。
其次,聚类集成中的权重分配也是一个关键问题,现有的一些启发式方法可能会有一定的主观性,如何设计更合理的权重分配方法是一个值得研究的方向。
此外,基于成对约束的半监督聚类集成算法通常需要大量的计算资源和运行时间,如何提高算法的效率也是需要解决的问题。
综上所述,基于成对约束的半监督聚类集成算法是一个具有潜力和挑战的研究方向。
随着技术的不断发展和研究的深入,相信该算法在实际应用中会有更广泛的应用和突破
基于成对约束的半监督聚类集成算法是一种有前景的方法,可以通过利用有限的标记信息来提高聚类结果的质量。
它相比传统的聚类算法更具鲁棒性和稳定性,但也面临着一些挑战。
成对约束的准确性和权重分配是关键问题,需要进一步研究和
改进。
此外,算法的效率也需要提高。
随着技术的进步和研究的深入,相信该算法将在实际应用中发挥更大的作用和取得突破。