分布式数据流聚类算法
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分布式聚类算法分布式聚类算法是一种将数据分布在多个计算节点上进行聚类分析的算法。
随着大数据时代的到来,传统的单机聚类算法在处理大规模数据时面临着计算资源不足、运行时间过长等问题。
而分布式聚类算法通过将数据划分到多个节点上进行并行计算,不仅能够充分利用集群资源,提高计算效率,还能够处理大规模数据集。
在传统的单机聚类算法中,常用的方法有K-means、层次聚类等。
然而,在处理大规模数据集时,这些方法往往面临着运行时间过长、内存不足等问题。
因此,研究者们开始关注如何将这些方法扩展到分布式环境下。
一种常用的分布式聚类算法是基于MapReduce框架的并行K-means。
MapReduce框架是一种用于处理大规模数据集的并行计算模型,在Google提出后得到了广泛应用。
基于MapReduce框架的并行K-means将原始数据划分为多个子集,在每个子集上独立地进行K-means迭代,并通过Reduce操作来合并各个子集得到最终结果。
然而,并行K-means也存在一些问题。
首先,由于数据的划分是随机的,可能导致某些数据点被分配到不同的子集中,从而影响聚类结果。
其次,由于每次迭代只是在子集上进行,可能导致聚类中心不断变化,从而影响聚类结果的稳定性。
因此,研究者们提出了一些改进方法来解决这些问题。
一种改进方法是基于谱聚类的分布式聚类算法。
谱聚类是一种基于图论的聚类算法,在处理大规模数据时具有较好的性能。
基于谱聚类的分布式算法将原始数据划分为多个子集,在每个子集上独立地进行谱聚类,并通过合并操作来得到最终结果。
另一种改进方法是基于层次聚类的分布式算法。
层次聚类是一种自底向上或自顶向下逐步合并或划分簇的方法,在处理大规模数据时具有较好的可扩展性。
基于层次聚类的分布式算法将原始数据划分为多个子集,并在每个子集上独立地进行层次聚类,并通过合并操作来得到最终结果。
除了以上两种改进方法外,还有其他一些新颖且有效的分布式聚类算法被提出。
分布式实时流数据聚类算法及其基于Storm的实现马可;李玲娟【期刊名称】《南京邮电大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(036)002【摘要】为了提高流数据聚类效率,文中基于经典流聚类算法CluStream的思想和Storm的计算架构,设计了一种分布式实时流聚类算法(distributed real time clustering algorithm for stream data,DRCluStream).该算法运用滑动时间窗口机制实现多粒度的数据存储;将流数据的在线微聚类部分拆分成局部和全局两个部分做分布式计算,第一部分由多个线程并行进行微簇的局部增量更新,第二部分合并微簇的局部增量结果来更新全局微簇.还设计了DRCluStream算法基于Storm的实现方案,通过使用消息中间件Kafka和合理部署Storm的拓扑对DRCluStream 算法进行实现.性能分析及实验结果表明:DRCluStream算法的聚类精度与K-Means相近,且随着local节点(local bolt线程)的增加聚类精度保持稳定,而计算效率呈近线性提升.【总页数】7页(P104-110)【作者】马可;李玲娟【作者单位】南京邮电大学计算机学院,江苏南京210023;南京邮电大学计算机学院,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.分布式实时日志密度数据流聚类算法及其基于Storm的实现 [J], 张辉;王成龙;王伟2.基于Storm的流数据KNN分类算法的研究与实现 [J], 周志阳;冯百明;杨朋霖;温向慧3.基于Storm的分布式实时信号处理系统 [J], 周明阳;闫超;郭良浩;徐鹏;任岁玲4.分布式数据流聚类算法及其基于Storm的实现 [J], 万新贵;李玲娟;马可5.基于Storm的分布式实时数据流密度聚类算法 [J], 牛丽媛;张桂芸因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
数据流聚类算法及其应用的研究的开题报告一、研究背景随着现代信息技术的快速发展,数据收集和存储已成为各行各业的基础,数据量的增长也带来了数据挖掘和分析的需求。
聚类作为数据挖掘中最基本和最常用的技术之一,在各个领域有着广泛的应用。
然而,随着数据量的增加和数据流技术的发展,传统的聚类算法在应对具有高维度、高密度和高速度等特点的数据流时,往往存在效率不高和精度不够等问题。
数据流聚类算法是一种针对数据流的聚类方法,通过对数据流进行实时而快速的分析,可以实现对数据流的高效聚类。
目前,数据流聚类算法已经被广泛应用于各个领域,如网络流量分析、生物信息学、金融数据分析等。
二、研究内容1. 数据流聚类算法的研究:综述现有数据流聚类算法,重点关注能够适应高维度、高密度和高速度等特点的算法,探究其原理、优缺点和适用场景。
2. 数据流聚类算法的改进:针对现有数据流聚类算法的不足和局限,尝试引入新的算法思想和技术手段,改进现有算法,提高算法的效率和精度。
例如,利用增量聚类算法的思想,在数据流处理过程中实现聚类结果的更新和优化。
3. 数据流聚类算法在实际应用中的研究:选取具有代表性的数据流,对改进后的算法进行实验,并与现有数据流聚类算法进行比较分析。
结合应用场景,探讨数据流聚类算法在实际应用中的应用价值和前景。
三、研究意义1. 可以提高数据流聚类算法的效率和精度,满足现实应用需求。
2. 探究数据流聚类算法在实际应用中的应用场景,为相关领域提供有效的数据分析手段。
3. 可以促进数据挖掘和分析技术的发展,推动数字化转型和智能化发展。
四、研究方法1. 经验研究法:根据现有数据流聚类算法的研究成果、应用场景和需求,综述相关文献,明确问题与目标。
2. 数学建模法:推导数据流聚类算法的数学模型,分析算法的有效性、复杂度等特征。
3. 实验研究法:在具有代表性的数据流上进行实验,评估算法的效果与效率,并与现有数据流聚类算法进行比较验证。
五、预期结果1. 研究能够提出一种高效精准的数据流聚类算法,能够适应高维度、高密度和高速度等特点的数据流。
分布式数据流聚类算法研究的开题报告一、选题背景及意义数据流是指连续产生的数据流,包含着实时、动态、高速的特点,如网络流量数据、传感器数据、金融交易数据等。
这类数据以高维和大数据量的形式存在,对传统的数据处理方式提出了新的挑战。
聚类分析是一种常见的数据处理方法,可用于数据的分析和挖掘。
对于数据流聚类算法,它不仅需要高效地处理数据流并动态调整聚类结果,还需要具备高扩展性和可伸缩性。
此外,对于较大规模的数据集,单机的计算能力难以满足处理需求,因此,分布式数据流聚类算法的研究变得非常必要。
二、研究现状当前,已有许多关于数据流聚类算法的研究。
传统的聚类方法包括基于原型的聚类、基于分层的聚类和基于密度的聚类。
但针对数据流这种数据类型的聚类算法,需要考虑其高维、高速、大数据量的特征,普通的算法无法胜任。
目前,已有许多基于流式计算的行之有效的聚类算法被提出,如KMeans++、DBSCAN、OPTICS等。
然而,尽管这些算法已经得到了广泛的应用,但面对大规模数据集的时候,它们的执行效率难以满足实际应用的需求。
因此,研究并实现分布式数据流聚类算法,具有非常重要的现实意义。
三、研究目标与内容本文立足于分布式数据流聚类算法,研究目标是通过设计可伸缩性降低算法的计算复杂度,提高算法的执行效率。
本文的研究内容主要包括如下几个方面:1. 分布式数据流聚类算法的设计与实现:基于流式计算的聚类算法的特点和需求,研究分布式数据流聚类算法的设计和实现。
2. 算法的性能评估:针对已经实现的算法进行性能评估,检验其在大规模数据集的运行效果与性能。
3. 算法的优化:在评估过程中,发现算法的优化方法,可通过优化算法的实现方式或调整参数等方式,从而提高算法的性能。
四、研究方法本文采用如下研究方法:1. 文献综述:查阅已知的分布式数据流聚类算法的文献,对相关研究进行深入了解。
2. 算法设计:根据分析结果,确定算法的设计方案,包括算法框架、数据结构、计算方式等。
基于分布式数据流的大数据分类模型和算法一、本文概述随着信息技术的飞速发展,大数据已经成为现代社会的重要特征。
大数据的涌现不仅改变了数据的存储和管理方式,也带来了数据分析和处理的新挑战。
其中,大数据分类作为大数据处理的关键环节,对于提取数据中的有效信息、发现数据的潜在价值具有重要意义。
然而,传统的大数据分类模型往往面临着处理速度慢、准确性低等问题,无法满足日益增长的数据处理需求。
因此,研究基于分布式数据流的大数据分类模型和算法成为了当前的研究热点。
本文旨在探讨基于分布式数据流的大数据分类模型和算法的研究现状与发展趋势。
文章将介绍大数据分类的基本概念、分类模型的分类与特点,以及分布式数据流处理的相关技术。
文章将重点分析几种典型的基于分布式数据流的大数据分类模型,包括其原理、优势和应用场景。
然后,文章将探讨这些模型在实际应用中所面临的挑战和解决方法。
文章将展望基于分布式数据流的大数据分类模型和算法的未来发展方向,以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、分布式数据流处理技术在大数据处理领域,分布式数据流处理技术占据了至关重要的地位。
与传统的批量数据处理不同,数据流处理要求系统能够实时、连续地处理不断产生的数据,这就对处理技术的效率和扩展性提出了极高的要求。
分布式数据流处理技术通过将数据流分散到多个节点进行处理,再通过节点间的通信与协作,实现对数据的高效处理。
分布式数据流处理技术的核心在于其能够充分利用集群的计算资源和存储资源,实现数据的并行处理。
每个节点可以独立地处理一部分数据流,并通过网络与其他节点进行数据交换和协作。
这种并行化的处理方式可以显著提高数据处理的效率,使得系统能够应对大规模的数据流。
分布式数据流处理技术还需要解决一系列技术挑战,如数据的分布与平衡、节点的容错与恢复、数据流的实时性与准确性等。
在数据的分布与平衡方面,系统需要确保数据能够均匀地分布到各个节点,避免部分节点过载而其他节点空闲的情况。
分布式实时日志密度数据流聚类算法及其基于 Storm 的实现作者:张辉王成龙王伟来源:《中国新通信》2017年第06期【摘要】日志对于每个系统来说,都是不可忽视的一部分。
现阶段构建的日志分析平台对数据的处理响应时间差较大,实时性不能得到保证,因此提出了基于Storm 框架的实时日志密度数据流聚类算法RL-DSCA(Real-time Log density stream clustering algorithm)。
该算法综合了经典数据流聚类框架 Clustream和一种基于密度的聚类算法DBSCAN实现了多粒度的数据存储。
算法可以实现多线程并行的增量更新。
设计RL-DSCA算法基于Storm 的实现方案,通过ELK进行实时数据采集,选用Kafka作为中间件实现数据缓冲,Redis存储中间结果,最后部署 Storm 的拓扑对RL-DSCA算法进行实现。
性能分析及实验结果表明: Bolt线程数量的增加不会影响到聚类的效果,RL-DSCA算法达到了较高的精度。
【关键字】 RL-DSCA ELK Storm Kafka Redis 增量更新一、引言日志信息可以作为特定指标项的分析源来处理某些特定的信息,将日志数据作为原始数据,这样有助于数据分析的准确性。
但是日志数量巨大,如何准确、及时的筛选海量日志中的关键信息成为了亟待解决的问题。
聚类分析是处理数据流的常用分析手段,本文RLDSCA算法使用两层聚类框架处理数据同时兼顾实时和历史离线数据,并加入了DBSCAN算法处理可能出现的噪声数据和非球形数据,并将其应用到Storm的计算架构。
对Storm计算架构设计实验从聚类精度和计算效率方面对RL-DSCA算法的有效性进行了验证。
二、Storm计算框架BackType开发了分布式计算系统Storm,并在2011年被Twitter开源,该系统能够很容易可靠地处理无界持续的流数据,进行实时计算。
三、聚类算法分析3.1 Clustream算法概述数据流聚类框架Clustream在二十一世纪初被Aggarwal与Han 等人提出,该框架主要引入了两个概念:簇和时间帧,将聚类过程分为了两类:在线部分(微聚类)、离线部分(宏聚类)。
第33卷第7期2016年7月计算机应用与软件Computer Applications and SoftwareVol.33 No.7Ju l.2016 DEN-S tream:—种分布式数据流聚类方法李长路12王劲林2郭志川2韩锐2>(中国科学院大学北京100190)2 (中国科学院声学研究所国家网络新媒体工程技术研究中心北京100190)摘要现有的数据流聚类方法很难兼顾数据稀疏和子空间聚类等高维数据难题,而分布式数据流对数据流聚类提出包括在线计算效率、通信开销以及多路数据的融合等更多挑战。
提出分布式数据流聚类方法,采用全局统一的网格划分和衰退时间以支持多路数据流融合,并周期性检查和删除过期网格来控制概要规模。
通过对多路高维数据流的一遍扫描,发现高维数据流子空间任意形 状的聚类,并反映数据分布随时间的演化。
在线组件效率高开销低,概要信息简洁,通信代价低。
实验表明,该方法能够对分布式数 据流正确聚类并演进,在线组件效率高,概要规模小。
关键词 分布式数据流子空间聚类网格聚类高维数据中图分类号 TP3 文献标识码 A D0I:10.3969/j.issn. 1000-386x.2016.07.013DEN-STREAM:A DISTRIBUTED DATA STREAM CLUSTERING METHODLi Changlu1,2 Wang Jinlin2Guo Zhichuan2Han Rui21( University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100190, China)2 {National Network New Media Engineering Research Center, Institute of A coustics, Chinese Academy of Sciences, BeAbstract Curreet data stream clustering methods are diff i c u l t t o take into account the high-dimeesional data problems including data sparsity and subspace clustering,etc.,while the distributed data stream raises more challenges on data stream clustering,such as online computational efficiency,communication overhead a nd the integration of multi-channel data.The distributed data stream clustering method proposed in this paper uses globally uniform meshing and declining time t o support the inte the summary size by periodically checking and removing outdated grids.By scanning multi-channel high-dime method finds the clusters with arbitrary shapes in subspace of high-dimensional data stream,and they reflect the over time.The online component in t he paper has high efficiency and low overhead,succinct summary information and low communication cost.Experiment shows that the proposed method can correctly cluster the distributed data streams and evolve them,the efficiency of online component i s high,and the summary size i s small as well.Keywords Distributed data stream Subspace clustering Grid-based clustering High-dimensional data〇引言网络技术、互联网应用生态以及包括智能终端、传感器等各 种数据采集设备的发展,使得分布式数据流作为一种广泛存在 的数据组织形式[12]。
Hadoop平台下的分布式聚类算法研究与实现的开题报告一、选题背景和意义随着数据量的不断增长,数据挖掘技术在实际应用中得到了越来越广泛的应用。
其中,聚类是一种常用的数据挖掘技术,它可以将具有相似特征的数据对象划分为同一类别中,从而发现数据中的潜在规律和结构。
但是,随着数据量的不断增加,传统的聚类算法不再适用,因为它们需要在单个计算机上处理整个数据集,这会导致计算时间和内存消耗的大幅增加。
为了解决这一问题,分布式聚类算法被提出。
分布式算法将数据集划分为多个子集,在每个子集中运行聚类算法,并将结果合并,以得到全局的聚类结果。
Hadoop平台是一个常用的分布式计算框架,它已经被广泛应用于大数据处理。
因此,研究和实现基于Hadoop平台的分布式聚类算法具有重要的意义。
二、研究内容和目标本项目旨在研究和实现基于Hadoop平台的分布式聚类算法。
具体来说,本项目将实现以下内容:1.研究分布式聚类算法的基本原理和算法框架。
2.设计并实现基于Hadoop平台的分布式聚类算法,包括K-Means 算法、DBSCAN算法等。
3.评估实现的算法在真实数据集上的性能,并与传统的聚类算法进行比较。
三、研究方法和技术路线在本项目中,将采取如下研究方法和技术路线:1.在Hadoop平台上搭建分布式计算环境。
2.研究分布式聚类算法的基本原理和算法框架。
3.实现基于Hadoop平台的分布式聚类算法,并优化算法性能。
4.评估实现的算法在真实数据集上的性能,并与传统的聚类算法进行比较。
四、预期成果本项目预期实现以下成果:1.基于Hadoop平台的分布式聚类算法的设计和实现,包括K-Means 算法、DBSCAN算法等。
2.分布式聚类算法在真实数据集上的性能优化,并与传统的聚类算法进行比较。
3.具有一定实用价值的分布式聚类算法实现经验和技术方法。
五、进度计划本项目的进度计划如下:第一阶段(1个月):研究分布式聚类算法的基本原理和算法框架;第二阶段(2个月):设计并实现分布式聚类算法;第三阶段(1个月):对实现的算法进行性能评估;第四阶段(1个月):撰写论文和项目总结。
云环境下基于数据流的k-means聚类算法王飞;秦小麟;刘亮;沈尧【期刊名称】《计算机科学》【年(卷),期】2015(042)011【摘要】k-means算法是一种最常用的基于划分的聚类算法.传统的集中式k-means算法已不能适应当前呈爆炸式增长的数据规模,设计分布式k-means算法成为了目前亟需解决的问题.现有分布式k-means算法基于MapReduce计算框架且没有考虑初始聚类中心的影响.由于每个MapReduce任务均需要读写分布式文件系统,导致MapReduce不能有效表达多个任务之间的依赖关系,因此提出了一种基于数据流的计算框架,该框架建立在MapReduce之上,将数据处理过程按照数据流图建模.在该框架的基础上,提出了一种高效的k-means算法,它采用基于多次采样的初始聚类中心选取方法来实现负载均衡及减少迭代次数.实验结果表明,该算法的可扩展性较好,且效率比现有算法高.【总页数】6页(P235-239,265)【作者】王飞;秦小麟;刘亮;沈尧【作者单位】南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016;南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016;南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016;南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016【正文语种】中文【中图分类】TP311【相关文献】1.云环境下基于LSH的分布式数据流聚类算法 [J], 曲武;王莉军;韩晓光2.基于K-Means与DBSCAN聚类算法据背景下基于高校综合性数据的学生行为分析与研究 [J], 田春子;杨万;杨德会;王勇强;孙淑营3.大数据环境下基于K-means聚类算法的分组负荷预测研究 [J], 史静;南开辉;周琪;谈健;李琥4.基于K-Means与DBSCAN聚类算法据背景下基于高校综合性数据的学生行为分析与研究 [J], 田春子;杨万;杨德会;王勇强;孙淑营5.大数据环境下基于K-means聚类算法的分组负荷预测研究 [J], 史静;南开辉;周琪;谈健;李琥因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于Storm的分布式实时数据流密度聚类算法
牛丽媛;张桂芸
【期刊名称】《天津师范大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2018(038)003
【摘要】基于经典流聚类框架CluStream和密度聚类算法DBSCAN,提出了一种分布式实时数据流密度聚类算法DBS-Stream,并在Storm流式处理平台上设计了算法实现方案.该算法局部节点使用CluStream的两段式经典框架,在线微聚类中利用DBSCAN代替K-means初始化数据,在中心节点再使用DBSCAN算法进行全局聚类.该算法可解决任意型聚类问题,并可使局部节点快速更新数据.将DBS-Stream算法与CluStream算法进行比较,实验结果表明,本研究算法在聚类质量和通信代价方面均优于CluStream.
【总页数】5页(P72-76)
【作者】牛丽媛;张桂芸
【作者单位】天津师范大学计算机与信息工程学院,天津300387;天津师范大学计算机与信息工程学院,天津300387
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.分布式实时流数据聚类算法及其基于Storm的实现 [J], 马可;李玲娟
2.分布式实时日志密度数据流聚类算法及其基于Storm的实现 [J], 张辉;王成龙;
王伟
3.基于密度网格的分布式数据流聚类算法 [J], 林秀丹;毛国君
4.分布式密度和中心点数据流聚类算法的研究 [J], 高宏宾;侯杰;刘劲飞
5.分布式数据流聚类算法及其基于Storm的实现 [J], 万新贵;李玲娟;马可
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