操作平台: windows10, python37, jupyter
聚类的概念:一种无监督的学习,事先不知道类别,自动将相似的对象归到同一个簇中。
从上图中,我们可以看到,A,B,C,D,E是五个在图中点。而灰色的点是我们的种子点,也就是我们用来找点群的点。有两个种子点,所以K=2。
然后,K-Means的算法如下:
这个算法很简单,重点说一下“求点群中心的算法”:欧氏距离(Euclidean Distance):差的平方和的平方根
K-Means主要最重大的缺陷——都和初始值有关:
K是事先给定的,这个K值的选定是非常难以估计的。很多时候,事先并不知道给定的数据集应该分成多少个类别才最合适。(ISODATA算法通过类的自动合并和分裂,得到较为合理的类型数目K)
K-Means算法需要用初始随机种子点来搞,这个随机种子点太重要,不同的随机种子点会有得到完全不同的结果。(K-Means++算法可以用来解决这个问题,其可以有效地选择初始点)
总结:K-Means算法步骤:
K-Means算法应用:
看到这里,你会说,K-Means算法看来很简单,而且好像就是在玩坐标点,没什么真实用处。而且,这个算法缺陷很多,还不如人工呢。是的,前面的例子只是玩二维坐标点,的确没什么意思。但是你想一下下面的几个问题:
1)如果不是二维的,是多维的,如5维的,那么,就只能用计算机来计算了。
2)二维坐标点的X,Y 坐标,其实是一种向量,是一种数学抽象。现实世界中很多属性是可以抽象成向量的,比如,我们的年龄,我们的喜好,我们的商品,等等,能抽象成向量的目的就是可以让计算机知道某两个属性间的距离。如:我们认为,18岁的人离24岁的人的距离要比离12岁的距离要近,鞋子这个商品离衣服这个商品的距离要比电脑要近,等等。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
# 无监督学习,只有分类
from sklearn.cluster import KMeans
import sklearn.datasets as datasets
#随机生成点
X,y = datasets.make_blobs()
#画散点图
plt.scatter(X[:,0],X[:,1]) #如果加上 c = y ,那么散点自带颜色
kmeans = KMeans(3) #聚成3类
kmeans.fit(X)
y_ = kmeans.predict(X)
plt.scatter(X[:,0],X[:,1],c = y_) #画散点图
from sklearn.metrics import silhouette_score
kmeans = KMeans(2) #聚成两类
kmeans.fit(X)
y_ = kmeans.predict(X)
print (silhouette_score(X,y_)) # 查看轮廓系数
0.7182695065525002
Kmeans将亚洲足球队自动分组
#导入库
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.cluster import KMeans
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
#导入数据,并添加表头
data = pd.read_csv('./Asiafootball.txt',header = None,names = ['国家','2006','2010','2007'])
data
国家 | 2006 | 2010 | 2007 | |
---|---|---|---|---|
0 | 中国 | 50 | 50 | 9 |
1 | 日本 | 28 | 9 | 4 |
2 | 韩国 | 17 | 15 | 3 |
3 | 伊朗 | 25 | 40 | 5 |
4 | 沙特 | 28 | 40 | 2 |
5 | 伊拉克 | 50 | 50 | 1 |
6 | 卡塔尔 | 50 | 40 | 9 |
7 | 阿联酋 | 50 | 40 | 9 |
8 | 乌兹别克斯坦 | 40 | 40 | 5 |
9 | 泰国 | 50 | 50 | 9 |
10 | 越南 | 50 | 50 | 5 |
11 | 阿曼 | 50 | 50 | 9 |
12 | 巴林 | 40 | 40 | 9 |
13 | 朝鲜 | 40 | 32 | 17 |
14 | 印尼 | 50 | 50 | 9 |
X = data.iloc[:,1:] #把国家切掉
X.head(3) #显示前三行数据
2006 | 2010 | 2007 | |
---|---|---|---|
0 | 50 | 50 | 9 |
1 | 28 | 9 | 4 |
2 | 17 | 15 | 3 |
kmeans = KMeans(n_clusters=3)
kmeans.fit(X)
y_ = kmeans.predict(X)
y_
array([2, 1, 1, 0, 0, 2, 2, 2, 0, 2, 2, 2, 0, 0, 2])
结果分析: 现在已经上面的数据已经被分为三类了,得到每个的索引。
c = data['国家'].values
c
array(['中国', '日本', '韩国', '伊朗', '沙特', '伊拉克', '卡塔尔', '阿联酋', '乌兹别克斯坦', '泰国',
'越南', '阿曼', '巴林', '朝鲜', '印尼'], dtype=object)
for i in range(3):
print(c[np.argwhere(y_ == i).ravel()])
['伊朗' '沙特' '乌兹别克斯坦' '巴林' '朝鲜']
['日本' '韩国']
['中国' '伊拉克' '卡塔尔' '阿联酋' '泰国' '越南' '阿曼' '印尼']