密度聚类python实现(模板代码+sklearn代码)

本人在此就不搬运书上关于密度聚类的理论知识了，仅仅实现密度聚类的模板代码和调用skelarn的密度聚类算法。
有人好奇，为什么有sklearn库了还要自己去实现呢？其实，库的代码是比自己写的高效且容易，但自己实现代码会对自己对算法的理解更上一层楼。

#调用科学计算包与绘图包
import numpy as np
import random
import matplotlib.pyplot as plt

# 获取数据
def loadDataSet(filename):
    dataSet=np.loadtxt(filename,dtype=np.float32,delimiter=',')
    return dataSet

#计算两个向量之间的欧式距离
def calDist(X1 , X2 ):
    sum = 0
    for x1 , x2 in zip(X1 , X2):
        sum += (x1 - x2) ** 2
    return sum ** 0.5

#获取一个点的ε-邻域（记录的是索引）
def getNeibor(data , dataSet , e):
    res = []
    for i in range(dataSet.shape[0]):
        if calDist(data , dataSet[i])<e:
            res.append(i)
    return res

#密度聚类算法
def DBSCAN(dataSet , e , minPts):
    coreObjs = {}#初始化核心对象集合
    C = {}
    n = dataSet.shape[0]
    #找出所有核心对象，key是核心对象的index，value是ε-邻域中对象的index
    for i in range(n):
        neibor = getNeibor(dataSet[i] , dataSet , e)
        if len(neibor)>=minPts:
            coreObjs[i] = neibor
    oldCoreObjs = coreObjs.copy()
    k = 0#初始化聚类簇数
    notAccess = list(range(n))#初始化未访问样本集合（索引）
    while len(coreObjs)>0:
        OldNotAccess = []
        OldNotAccess.extend(notAccess)
        cores = coreObjs.keys()
        #随机选取一个核心对象
        randNum = random.randint(0,len(cores)-1)
        cores=list(cores)
        core = cores[randNum]
        queue = []
        queue.append(core)
        notAccess.remove(core)
        while len(queue)>0:
            q = queue[0]
            del queue[0]
            if q in oldCoreObjs.keys() :
                delte = [val for val in oldCoreObjs[q] if val in notAccess]#Δ = N(q)∩Γ
                queue.extend(delte)#将Δ中的样本加入队列Q
                notAccess = [val for val in notAccess if val not in delte]#Γ = Γ\Δ
        k += 1
        C[k] = [val for val in OldNotAccess if val not in notAccess]
        for x in C[k]:
            if x in coreObjs.keys():
                del coreObjs[x]
    return C

# 代码入口
dataSet = loadDataSet(r"E:\jupyter\sklearn学习\sklearn聚类\DataSet.txt")
print(dataSet)
print(dataSet.shape)
C = DBSCAN(dataSet, 0.11, 5)
draw(C, dataSet)

结果图：

下面是调用sklearn库的实现

db = skc.DBSCAN(eps=1.5, min_samples=3).fit(dataSet) #DBSCAN聚类方法 还有参数，matric = ""距离计算方法
labels = db.labels_  #和X同一个维度，labels对应索引序号的值 为她所在簇的序号。若簇编号为-1，表示为噪声
print('每个样本的簇标号:')
print(labels)
raito = len(labels[labels[:] == -1]) / len(labels)  #计算噪声点个数占总数的比例
print('噪声比:', format(raito, '.2%'))
n_clusters_ = len(set(labels)) - (1 if -1 in labels else 0)  # 获取分簇的数目
print('分簇的数目: %d' % n_clusters_)
print("轮廓系数: %0.3f" % metrics.silhouette_score(X, labels)) #轮廓系数评价聚类的好坏
for i in range(n_clusters_):
    print('簇 ', i, '的所有样本:')
    one_cluster = X[labels == i]
    print(one_cluster)
    plt.plot(one_cluster[:,0],one_cluster[:,1],'o')
plt.show()