计算智能——K-means聚类算法C语言代码

  K-means聚类算法 也称K均值聚类算法 是一种迭代求解的聚类分析算法，其步骤是随机选取K个对象作为初始的聚类中心，然后计算每个对象与各个种子聚类中心之间的距离，把每个对象分配给距离它最近的聚类中心。

1. K-Means原理

  

上图a表示最初的对象点的样本，在图b中我们首先假定k=2，即在样本空间区域随机选取两个坐标点，然后通过计算每个点与两个之间的距离大小分为两个类别，如图c所示，接着在每一组对象点当中计出中心坐标点，这样我们就得到了图d的两个新的坐标点，通过如此反复的迭代过程，最后结果趋于稳定，最终我们得到的两个类别如图f。

2.编程思路

首先我假设生成一个6*6的二维数组，通过产生随机数0/1的方式，随机产生一个带数值的二维数组，这些数值表示的是这是第几个对象点，如06，则表示第6个点为对象点，如果是00则表示该坐标没有对象点。

然后设定两个初始的坐标点，用来进行第一次的分类，通过计算每个对象点和两个坐标点的距离，划分成了2个类别—d1，d2数组。

接着分别在d1数组和d2数组中找出该组对象点的中心值坐标，这样就可以得到新的两个坐标点。

最后通过迭代算法，找出不再变化的坐标点则完成分类。

3.代码实现

#include
#include
#include
#include
main()
{
    int i,j;
    int a[6][6];
    srand(time(0));//以时间为种子，每次生成不同的数
    for(i=0;i<6;i++)
    {   
      for(j=0;j<6;j++)
        //随机生成0/1 
        a[i][j]=0+rand()%2;//rand()生成数的范围在[a,b)写成：a[i]=a+rand()%(b-a); 
    }

    for(i=0;i<6;i++)
       for(j=0;j<6;j++){
           if(a[i][j]==1)
             a[i][j]=i*6+j+1;
       }
    printf(" 随机生成对象点：\n");   
    for(i=0;i<6;i++)
       for(j=0;j<6;j++){
           if(j!=5)
            printf(" %02d  ",a[i][j]);
           else
             printf(" %02d  \n",a[i][j]);
       }
       printf("\n");printf("\n");
       
    int x[2]={1,1};//提前选取两个初始点 
    int y[2]={4,4};
    int x1,x2,y1,y2;    
    
    int d1[36]={0};//通过点之间的距离分为两组聚集数组 
    int d2[36]={0};
    int k=0;
    int l=0;
          for(i=0;i<6;i++)
             for(j=0;j<6;j++){
                 if(a[i][j]!=0){
                     if(sqrt((i-x[0])*(i-x[0])+(j-x[1])*(j-x[1]))                      d1[k]=a[i][j];
                     k++;
                 }
                     else{
                     d2[l]=a[i][j];
                     l++;
                 }
                 }
             }
    printf("通过两个初始点分类成两个聚集数组：\n");
    printf("数组一：");
    for(i=0;i             printf("%d  ",d1[i]);
    printf("\n");
    printf("数组二：");
    for(i=0;i             printf("%d  ",d2[i]);
     
     printf("\n");
    int o=0;int p=0;
    int q;//每个点的行号       
    for(i=0;i         q=(d1[i]-1)/6;
        o=q+o;
        p=d1[i]-q*6-1+p;
    } 
    x[0]=o/k;x[1]=p/k;
    o=0;p=0; 
     for(i=0;i         q=(d2[i]-1)/6;
        o=q+o;
        p=d2[i]-q*6-1+p;
    } 
    y[0]=o/l;y[1]=p/l;
    printf("\n");printf("\n");
    printf("根据两个已分类的数组中心值新生成的两个坐标点：\n"); 
    printf("%d，%d   ",x[0],x[1]);
    printf("%d，%d \n\n",y[0],y[1]);
    
    while(1){
    x1=x[0];x2=x[1];y1=y[0];y2=y[1];
        for(i=0;i<36;i++){
        d1[i]=0;d2[i]=0;}
        k=0;
        l=0;
        for(i=0;i<6;i++)
             for(j=0;j<6;j++){
                 if(a[i][j]!=0){
                     if(sqrt((i-x[0])*(i-x[0])+(j-x[1])*(j-x[1]))                      d1[k]=a[i][j];
                     k++;
                 }
                     else{
                     d2[l]=a[i][j];
                     l++;
                 }
                 }
             }
           o=0;p=0;q=0;
           for(i=0;i         q=(d1[i]-1)/6;
        o=q+o;
        p=d1[i]-q*6-1+p;
    } 
    x[0]=o/k;x[1]=p/k;
    o=0;p=0;q=0; 
     for(i=0;i         q=(d2[i]-1)/6;
        o=q+o;
        p=d2[i]-q*6-1+p;
    } 
    y[0]=o/l;y[1]=p/l;
    printf("根据两个已分类的数组中心值新生成的两个坐标点：\n"); 
    printf("%d，%d   ",x[0],x[1]);
    printf("%d，%d \n\n",y[0],y[1]);    

    if(x1==x[0] && x2==x[1] && y1==y[0] && y2==y[1]){
        printf("已找到最终的两个坐标点！");
        break;
    }
    }
     
    
}

4.运行结果展示