k medoids聚類演算法

2021-10-01 08:14:17 字數 3663 閱讀 2247

k-mediods每次選取的中心點,必須是樣本點,而 k-means每次選取的中心點可以是樣本點之外的點,就好比中位數和平均值的區別;

k-medoids演算法步驟:

1.任意選取k個初始中心點medoids;

2.按照與medoids最近的原則,將剩餘點分配到當前最佳的medoids代表的類中;

3.在每一類中,計算每個樣本點與其他點的距離之和,選取距離之和最小的點作為新的medoids;

4.重複2-3的過程,直到所有的medoids點不再發生變化,或已達到設定的最大迭代次數;

k-medoids演算法選取簇中心點的準則函式是:當前簇中所有其他點到該中心點的距離之和最小,所以需要遍歷簇中所有點;

演算法總結

1)基於「代表物件」的聚類方法;

2)資料變數為數值型的聚類演算法;

3)異常點不會嚴重影響聚類結果;

4)時間複雜度高於k-means演算法。

#載入所需模組

import numpy as np

from numpy import

*import sys

from sklearn import metrics

from sklearn.preprocessing import standardscaler

import pandas as pd

import matplotlib.pyplot as plt

# 定義歐式距離的計算

deffunc_of_dis

(x, y)

:return np.sqrt(

sum(np.square(x - y)

))

#k-medoids演算法實現

defkmedoids

(df, k_num_center)

:"""

選定好距離公式開始進行訓練

:param df:樣本資料,pd.dataframe型別

:param k_num_center:類別數

"""print

('初始化'

,k_num_center,

'個中心點'

) data = df.values

#data = standardscaler().fit_transform(df) #資料標準化

indexs =

list

(range

(len

(data)))

random.shuffle(indexs)

# 隨機選擇質心

init_centroids_index = indexs[

:k_num_center]

centroids = data[init_centroids_index,:]

# 初始中心點

# 確定類別編號

levels =

list

(range

(k_num_center)

)print

('開始迭代'

)#sample_target = #樣本類別結果

if_stop =

false

while

(not if_stop)

: if_stop =

true

classify_points =

[[centroid]

for centroid in centroids]

#初始中心點轉換為列表

sample_target =

#樣本類別結果

# 遍歷資料

for sample in data:

# 計算距離,由距離該資料最近的核心,確定該點所屬類別

distances =

[func_of_dis(sample, centroid)

for centroid in centroids]

#計算所有樣本到初始中心點的距離

cur_level = np.argmin(distances)

#每個樣本到中心點的距離最小所對應的中心點的位置

# 統計,方便迭代完成後重新計算中間點

classify_points[cur_level]

#將樣本和最近的中心點歸為一類

# 重新劃分質心

distances_res =

#每個簇內各點到中心點的距離值之和列表,k個類別對應k個值

for i in

range

(k_num_center)

:# 幾類中分別尋找乙個最優點

distances =

[func_of_dis(point_1, centroids[i]

)for point_1 in classify_points[i]

]#計算之前被歸為一類的樣本中每個點和中心點的距離

now_distances =

sum(distances)

# 首先計算出現在中心點和其他所有點的距離總和

for point in classify_points[i]

: distances =

[func_of_dis(point_1, point)

for point_1 in classify_points[i]

]#計算簇中每個點和其他點的距離

new_distance =

sum(distances)

# 計算出該聚簇中各個點與其他所有點的總和,若是有小於當前中心點的距離總和的,中心點去掉

if new_distance < now_distances:

now_distances = new_distance

centroids[i]

= point # 換成該點

if_stop =

false

return

(sample_target,distances_res)

#確定k值

defk_value_sse

(k_value_list)

:#利用sse選擇k

sse =

# 存放每次結果的誤差平方和

sse_df = pd.dataframe(

)for i in k_value_list:

estimator = kmedoids(df,i)

# 構造聚類器

distances_res = estimator[1]

dist_sum =

sum(distances_res)

return

(k_value_list,sse)

不同的k值與sse值得對應關係,最終畫出一條曲線,這條曲線相當於人的手肘,而肘部對應的點就是最佳的k取值點,即曲線的拐點。

#確定最佳的k值後

best_model = kmedoids(data,k)

#模型評價,計算輪廓係數

labels = kmedoids(data,k)[0

]score = silhouette_score(data,labels,metric=

'euclidean'

)

聚類演算法 k medoids演算法

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