利用测地线距离的改进谱聚类算法

针对往复式压缩机故障数据空间分布复杂、常规算法不能有效聚类的问题,提出了一种改进的谱聚类算法.该算法使用新的相似度矩阵计算方式,根据故障数据流形分布的特点引入测地线距离取代欧氏距离作为数据间的关系度量;通过计算各数据点的邻域密度因子有效地识别和剔除了噪声点;利用基于密度的局部欧氏距离调整方法对流形间隙过小的区域进行了处理.在几个人工数据集和往复式压缩机故障数据集上的测试结果表明,改进谱聚类算法对于具有流形分布、多尺度、有噪声、流形间隙过小甚至交叉等特点的数据具有很好的聚类能力,聚类准确率比常规的k-均值和MSCA谱聚类算法分别提高了50.86%和8.6%.     

K近邻的自适应谱聚类快速算法

谱聚类算法建立在谱图划分理论基础上,与传统的聚类算法相比,它具有能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解的优点。然而,谱聚类算法涉及如何选取合适的尺度参数σ构造相似度矩阵的问题。并且,在处理大规模数据集时,聚类的过程需要较大的时间和内存开销。研究从构造相似度矩阵入手,以传统NJW算法为基础,提出一种基于K近邻的自适应谱聚类快速算法FA-SC。该算法能自动确定尺度参数σ;同时,对输入数据集分块处理,并用基于K近邻的稀疏相似度矩阵保存样本信息,减少计算的内存开销,提高了运行速度。通过实验,与传统谱聚类算法比较,FA-SC算法在人工数据集和UCI数据集上能够取得更好的聚类效果。     

一种新的平衡化谱聚类方法

针对传统谱聚类算法在非平衡数据集上聚类效果不理想的问题，提出了一种平衡化谱聚类算法，该算法在传统谱聚类目标函数的基础上加入了对聚类隶属度矩阵的近似正交约束，从而得到新的聚类目标函数.实验结果表明，新算法可以缓解传统谱聚类产生的均匀效应，提升了在非平衡数据集上的聚类纯度.     

关于马氏距离模糊聚类的有效性指标研究

为了研究基于马氏距离模糊聚类算法的有效性,首先对比分析了基于数据集模糊划分与几何结构的模糊聚类有效性指标,确定了将紧致度、分离度与清晰度结合的有效性研究方向,然后针对基于马氏距离的模糊聚类提出新的度量标准,构造有效性指标,最后结合算法在真实数据集上进行实验,结果表明新指标能准确识别马氏距离模糊聚类算法在多维数据上的最佳聚类数目。     

噪声环境下复杂流形数据的势能层次聚类算法

基于势能的快速凝聚层次聚类算法使用一种全新的相似性度量准则,可以更高效地得到聚类结果。针对该算法无法有效处理含噪声的复杂流形数据的缺陷,提出噪声环境下复杂流形数据的势能层次聚类算法。通过势能递增曲线识别噪声点,在新定义的势能最大、最小2层数据上进行自动聚类,以确定类簇的大体框架,并在此基础上对整个数据集进行层次聚类。人工数据集上的实验表明,新算法可以有效处理噪声环境下复杂流形数据;真实数据集上的实验表明,新算法具有更优的聚类效果。     

基于类内和类间距离的粗粒度并行AP聚类算法

近邻传播(Affinity Propagation,AP)聚类是基于数据点间消息传递的算法,主要通过数据间的相似度实现聚类.与传统的聚类方法相比,AP聚类无需事先给定聚类数目就可实现聚类,因此具有快速高效的优点,然而在处理高维复杂数据集时存在随着聚类效率提升而准确度不高的问题.为改善AP聚类算法的效率和精度,提出基于类内和类间距离的粗粒度并行AP聚类算法——IOCAP.首先引入粒度思想将初始数据集划分成多个子集;其次对各子集结合类内和类间距离进行相似度矩阵的改进计算,最后基于MapReduce模型实现改进后的并行AP聚类.在真实数据集上的实验表明,IOCAP算法在大数据集上有较好的适应性,能在保持AP聚类效果的同时有效地提升算法精度.     

基于对称点距离的蚂蚁聚类算法

针对待聚类的数据对象的对称性,提出了一种基于对称点距离的蚂蚁聚类算法.该算法不再采用Euclidean距离来计算类内对象的相似性,而是使用新的对称点距离来计算相似性.实验结果表明:与标准的蚂蚁聚类算法相比,该算法在处理带有对称性质的数据集时,可以更好的识别数据集的聚类数目和划分.     

基于成对约束的主动学习半监督聚类算法

半监督学习是近年来机器学习领域中的一个重要研究方向,其监督信息的质量对半监督聚类的结果影响很大,主动学习高质量的监督信息很有必要.提出一种纠错式主动学习成对约束的方法,算法通过寻找聚类算法本身不能发现的成对约束监督信息,将其引入谱聚类算法,利用该监督信息来调整谱聚类中点与点之间的距离矩阵.采用双向寻找的方法,将点与点间距离进行排序,使得学习器即使在接收到没有标记的数据时也能进行主动学习,实现了在较少的约束下可得到较好的聚类结果.同时,该算法降低了计算复杂度,并解决了聚类过程中成对约束的奇异问题.通过在UCI基准数据集以及人工数据集的实验表明,算法的性能好于相关对比算法,并优于采用随机选取监督信息的谱聚类性能.     

基于连通性的三支密度峰值聚类算法

为了解决密度峰值聚类算法选择密度峰值点困难以及误分配的问题，基于流形的连通性，提出了一种改进的密度峰值聚类算法。通过使用三支密度峰值聚类算法，得到初始聚类结果与簇的边界点，根据这些边界点之间的连通性判断初始聚类之间的连接情况，并利用这些信息进行聚类结果融合。重复上述过程，每次迭代中在剩余数据里寻找密度峰值候选点，并将其纳入聚类过程，得到一种对流形数据友好的聚类算法。结果表明，所提算法在人工数据集和真实数据集上均有较好的表现，聚类准确度相较现有算法更高。基于连通性的三支密度峰值聚类算法可以在不计算路径距离的前提下，有效识别流形数据，大大降低了计算成本。     

融合流形距离与标签传播的改进密度峰值聚类

密度峰值算法依赖于欧式距离实现局部密度的选择,该算法在处理高维数据、存在密度不均匀的类簇的数据集上效果不是很理想.针对以上问题,提出一种融合流形距离与标签传播的改进密度峰值聚类算法(improved density peak clustering combining manifold distance and labe...     

基于图滤波的快速谱聚类

谱聚类是一种无监督学习方法,在许多环境中都能高效地进行应用,且易于实现,已经成为非常流行的聚类算法之一.然而谱聚类仍面临两个主要的问题:(1)如果数据量过大,在对拉普拉斯矩阵进行特征分解时,需要大量的计算;(2)k-means在面对大量数据时也会有计算时间过长的缺陷.为了克服这两个缺陷,文章提出了一种基于图滤波的快速谱...     

一种基于余弦函数和矩阵变换的谱聚类算法

为了实现快速谱聚类分析,设计了一种基于余弦函数和矩阵变换的谱聚类算法(CMTSC).CMTSC将余弦函数和矩阵变换技术融入到了谱聚类算法之中.利用余弦函数构造了相似度矩阵W,跳过了传统谱聚类算法中设置尺度因子的过程,随后利用矩阵变换技术实现了矩阵W的特征值分解,降低了分解的计算复杂度.在UCI数据库中部分数据集上的聚类实验和Berkeley图像库中部分图像上的分割实验,验证了CMTSC的有效性和高效性.     

基于谱聚类的流形学习算法研究

传统流形学习算法虽然是一种常用的有效降维方法,但由于其自身计算结构的限制,往往存在数据分析不足和计算时间较长等问题.为此提出一种基于谱聚类的流形学习算法(spectralclustering locally linear embedding,SCLLE),并对其机理以及优点给予了实例证明.在UCI和NCBI数据集上的实验结果表明,该算法具有较好的识别效果和计算性能.     

基于流形距离的段混合聚类算法研究

聚类分析是一种数据缩减技术,即基于数据特征的相似性将数据聚集成不同的类,是数据挖掘中一种非常有效的工具,得到了人们广泛的关注。从聚类算法中的相似性度量问题入手,采用基于流形距离的相似性度量替代传统的基于欧氏距离的相似性度量,通过二阶段聚类解决引入流形距离带来的计算量增大问题,并将这种聚类算法应用到聚类分析当中。     

不完整数据的聚类研究

数据采集过程中存在大量缺失数据,即不完整数据.传统方法在聚类不完整数据时采用填充或丢弃缺失数据方式实现数据的聚类.依据不完整信息系统理论提出一种基于K-means的不完整数据聚类算法,算法首先将数据集划分成完整数据集和非完整数据集两部分,对完整数据集采用K-means算法进行聚类,然后将不完整数据依据设计的相似度度量方法划分到对应的簇中,实现数据集的聚类.实验结果表明,提出的方法能够高效、精确地实现不完整数据聚类.     

稀疏谱聚类算法在高维数据上的应用

提出一种新的稀疏谱聚类算法——基于PAM算法的HSSPAM聚类(high-dimensional sparse spectral clustering based on partitioning around medoids).该算法先用高相关系数过滤及主成分分析降维方法以有效减小甚至消除维度灾难对高维数据处理的影响,再采用Minkowski距离指数变换函数及稀疏化算法来构建分块对角矩阵以重新解释样本之间的相似度;然后构造新颖的拉普拉斯矩阵以实现进一步压缩数据矩阵,进而结合partitioning around medoids(PAM)算法取代传统谱聚类中的K-means算法对特征向量聚类以提高算法的聚类稳定性;最后引入高维基因数据设计了实验,并以不同的聚类评价指标来衡量该研究算法的聚类质量,实验结果表明,新算法能够更精确、更稳定地对基因数据聚类.     

一种改进的谱聚类算法及其在基因表达谱分析中的应用

聚类分析是从基因表达谱数据中提取生物医学信息的主要方法之一.针对传统谱聚类算法无法确定聚类个数的问题,提出一种改进的谱聚类算法并将其应用于基因表达谱聚类分析.首先用基因表达谱数据构造Laplacian矩阵,经特征值分解后得到相应的特征值和特征向量,用谱隙来描述相邻特征值的差值;然后通过寻找谱隙序列的最大值来确定聚类个数;最后从单位化的特征向量着手实现数据类别的划分.通过模拟数据与癌症数据的实验,证明了该文算法的有效性.     

基于聚类分析法的本体构造方法

根据聚类分析法的特点,提出基于聚类分析法的本体构造方法.首先根据类的相关属性构造了一个数据矩阵,并利用矩阵中的值计算新生成的类和未合并类之间的绝对值距离,然后根据距离的大小对类进行合并,并产生新的类.用同样的方法计算新生成的类和未合并类之间的绝对值距离,直到得出最顶层的类为止.并以酒本体的构造为例来具体说明该方法.     

基于密度的改进聚类算法比较

针对传统K-means算法的聚类结果依赖初始聚类中心的缺陷,提出了一种基于密度的改进K-means聚类算法,该算法选择位于数据集样本密集区且相距较远的数据对象作为初始聚类中心,实现K-means聚类。针对PAM算法时间复杂度高,且不利于大数据集处理的缺陷,提出了一种基于密度的改进K-medoids聚类算法,在选取初始中心点时根据数据集样本的分布特征选取,使得初始中心点位于不同类簇。UCI机器学习数据库数据集和随机生成的带有噪音点的人工模拟数据集的实验测试证明,基于密度的改进K-means算法和基于密度的改进Kmedoids算法都具有很好的聚类效果,运行时间短,收敛速度快,有抗噪性能。     

基于马氏距离的模糊聚类优化算法——KM-FCM

为了解决以欧氏距离作为相似性准则的传统模糊聚类算法对多维数据处理不利的问题,采用马氏距离代替欧氏距离,对基于马氏距离的模糊聚类算法进行优化研究,以增强基于马氏距离的模糊聚类算法的聚类效果和能力。通过构造启发式搜索与k-means算法结合的初始优化方法,利用可以自动调节最佳聚类数的有效性函数,提出了一种优化算法KM-FCM,并将此新算法与FCM,FCM-M,M-FCM聚类算法在3个标准数据集上进行了实验。结果表明,KM-FCM算法有效,聚类精度比FCM,FCM-M,M-FCM高,对高维数据聚类识别能力强,具有全局优化作用,并且聚类个数无需提前设定。新算法可为基于马氏距离的模糊聚类算法的优化提供参考。