【hadoop】大规模中文网站聚类kmeans的mapreduce实现（下）

         接上一篇，上一篇主要是计算tfidf，下篇主要是文档向量的建立以及kmeas的实现。

四 网页向量以及初始中心点选取

        网页向量以及初始中心点的选取在 DocumentVetorBuid 中的一个 Mapreduce 中完成,中间过程如下表所示。

        输出类似如下:
16  26272:0.00587873/22456:0.00264058/22502:0.00289516/23702:0.00278015/

五 Kmeans 聚类实现

     DocTool 功能简介

       为了简化 Kmeans 过程中的代码,将计算网页向量与中心点向量之间的余弦距离,并根据最大的余弦距离判断网页属于哪一类的方法抽象出来, Kmeans 的迭代过程中可以直接在调用,简化了 Kmeans 主类的代码复杂度。
        其中,DocTool类中主要方法为:
        public static int returnNearestCentNum(Map doc,Map> centers, long dictSize)
       输入:doc 指代网页向量,centers 指代所有的中心点向量的集合,dictSize 指代词表中词的总数。

       输出:网页所归属的中心点编号。

      详细请见github代码https://github.com/shenguojun/hadoop/blob/master/WebKmeans/src/edu/sysu/shen/hadoop/DocTool.java

      Kmeans 主要 Mapreduce 介绍

       Kmeans 主类由两个 Mapreduce 组成,一个是在迭代过程中更新中心点,一个是生成最后的结果,这两个 Mapreduce 的 Mapper 和 Rducer 的详细说明如下面两表所示。

       输出类似如下:
16   26272:0.00587873/22456:0.00264058/22502:0.00289516/23702:0.00278015/
      上述的 Mapreduce 是在迭代过程的进行的,输入的是网页向量,并借助中心点向量通过计算后得到新的中心点向量作为输出。在迭代完毕后,需要最后一个 Mapreduce 输出符合格式的最终文件。最后一个 Mapreduce 详细说明如下表。

      输出类似如下:
2977  34
2978  46
2979  36
2980  34
2981  34
2982  34
2983  34

      KmeansDriver 流程

     KmeansDriver 负责控制所有 MapduceJob 的执行流程,以及建立 configuration 传入每个Mapreduce 所需要的参数。
控制流程如第一部分的实现流程图所示。其中较为关键是 Kmeans过程中的迭代过程,在迭代过程中由两个因素控制循环的结束,一个是输入参数中的最大迭代次数,当达到最大迭代次数后循环就会结束。另一个是判断新生成的中心点与就的中心点是否相等,如果相等的话就会提前结束,在实验中,设置 20 个中心点,平均在迭代 10 次左右就会达到收敛条件。
     其中判断中心点是否收敛的代码如下。
     详细代码请见https://github.com/shenguojun/hadoop/blob/master/WebKmeans/src/edu/sysu/shen/hadoop/KmeansDriver.java

//计算是否提前结束
StringBuilder oldCentroid = new StringBuilder();
StringBuilder newCentroid = new StringBuilder();
Path oldCenPath = new Path(tmpPath + "/clustering/depth_"+ (iteration - 1) + "/part-r-00000");
SequenceFile.Reader oldReader = new Reader(fs5, oldCenPath, conf);
IntWritable key = new IntWritable();
Text value = new Text();
//得到旧的中心点向量
while (oldReader.next(key, value)) {
   oldCentroid.append(key.toString() + value.toString());
}
oldReader.close();
Path newCenPath = new Path(tmpPath + "/clustering/depth_"+ (iteration) + "/part-r-00000");
SequenceFile.Reader newReader = new Reader(fs5, newCenPath, conf);
IntWritable key1 = new IntWritable();
Text value1 = new Text();
//得到新的中心点向量
while (newReader.next(key1, value1)) {
   newCentroid.append(key1.toString() + value1.toString());
}
newReader.close();
iteration++;
//如果聚类中心不变,提前结束迭代
if (newCentroid.toString().equals(oldCentroid.toString()))
   break;

六 运行结果

实验中伪分布方式对一万个网站进行聚类,设置 50 个中心点,执行 5 次迭代,得到运行时间如下表。实验成功输出了每个网页所属的聚类编号。需要进一步处理的地方是建立网页向量时维度很大,容易造成维数灾难,进一步需要考虑如何降低维数。

七 参考

书籍:

《大数据:互联网大规模数据挖掘与分布式处理》
《Mahout in Action》
《Hadoop in Action》
《Hadoop: The Definitive Guide》

论文:

Weizhong Zhao, Huifang Ma, Qing He.Parallel K-Means Clustering Based on MapReduce .2009
Jiang Xiaoping, Li Chenghua, Xiang Wen, Zhang Xinfang, Yan Haitao.k-means 聚 类 算 法 的
MapReduce 并行化实现

网站:

http://codingwiththomas.blogspot.com/2011/05/k-means-clustering-with-mapreduce.html
https://github.com/thomasjungblut/thomasjungblut-common/tree/master/src/de/jungblut/clustering
/mapreduce
http://code.google.com/p/hadoop-clusternet/wiki/RunningMapReduceExampleTFIDF