K—means聚类算法的研究

为解决原始K-means算法随机选取初始聚类中心对聚类结果的影响较大的不足,提出了改进算法.采取基于采样选取聚类中心距离的规则,进行多次选择决定最终的初始聚类中心,使得改进后的算法受初始聚类中心选择的影响达到最小;同时,在选取初始聚类中心后,对初值进行数据标准化处理.将改进的K-means算法应用于销售行业,结果显示,改进后的算法比原始的算法在效率上得到了提高.     

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。     

基于密度RPCL的K-means算法

目的探索同时确定K-means算法的最佳聚类数K和最佳初始聚类中心的方法,使K-means算法的聚类结果尽可能地收敛于全局最优解或近似全局最优解。方法以次胜者受罚竞争学习(Rival Penalized Competitive Learning,RPCL)作为K-means的预处理步骤,以其学习结果作为K-means的聚类数和初始聚类中心并依据数据集样本自然分布定义样本密度,将此密度引入RPCL的节点权值调整,以此密度RPCL的输出作为K-means的最佳聚类数K和最佳初始聚类中心。采用UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的带有噪音点的人工模拟数据集进行实验测试,并用不同的聚类结果评价指标对聚类结果作了分析。结果提出的密度RPCL为K-means提供了最佳的类簇数和最佳的初始聚类中心。结论基于密度RPCL的K-means算法具有很好的聚类效果,对噪音数据有很强的抗干扰性能。     

基于孤立点自适应的K-means算法

孤立点的存在使聚类中心的计算产生较大误差,影响K-means算法的聚类效果.针对该问题,引入谢林模型,使孤立点能够自动移动到其邻居所在位置,消除孤立点,同时,对K-means算法过程中的距离计算、初始聚类中心选取环节进行改进,提出基于孤立点自适应的K-means算法.该算法首先对原始数据进行归一化处理,以提高距离计算的准确性;然后,根据谢林模型的基本思想,将孤立点移动到其最近的多邻邻居;接着,由类簇的数目确定邻居样本的搜索范围,确定初始聚类中心;最后,根据移动后的数据集和初始聚类中心,进行K-means聚类.在UCI机器学习数据库中经典聚类数据集上的实验结果表明,该算法可显著提升聚类的精度,同时,簇的内聚性也比较好.     

基于蝙蝠算法的K均值聚类算法

为解决传统 K-means 算法中因初始聚类中心选择不当而导致聚类结果陷入局部极值的问题, 采用蝙蝠算法搜寻 K-means 算法的初始聚类中心, 并将模拟退火的思想和基于排挤的小生境技术引入到蝙蝠算法中, 以克服原始蝙蝠算法存在后期收敛速度慢、 搜索力不强等问题。 同时, 通过测试函数验证了其有效性。 最后利用改进后的蝙蝠算法优化 K-means 算法的初始聚类中心, 并将该改进的算法与传统的 K-means 算法的聚类结果进行了对比。 实验结果表明, 改进后的算法的聚类性能比传统的 K-means 算法有很大提高。     

基于自编码器的电力负荷聚类分析

电力负荷聚类分析研究是负荷特性模拟、需求侧管理等应用的基础。针对负荷数据日趋多样性、随机性,传统K-means算法无法有效处理高维数据,且存在人工给定聚类数目K值及随机选取初始聚类中心易收敛至局部最优的问题,本文提出一种基于自编码器(Auto-Encoder,AE)降维的电力负荷聚类方法。首先利用自编码器网络对采集的负荷数据提取特征,降低数据维度,然后通过密度权值Canopy算法对降维后的数据预聚类,得到初始聚类中心和最优聚类数目K值,将预聚类结果结合K-means算法进行聚类。算例结果表明,该方法能够有效对负荷数据进行特征提取,并减少聚类过程中的复杂度,提高了聚类结果准确度和聚类效率。     

基于影响空间的初始中心点优化K-means聚类算法

针对K-means聚类算法依赖初始点、聚类结果受初始点的选取影响较大的缺陷,给出了一种稳定的基于影响空间的初始点优化K-means聚类算法。该算法借助了影响空间数据结构和定义的加权距离吸引因子,将特殊中心点合并为K个微簇,并对微簇中的数据点加权平均得到K个初始中心点,然后执行K-means算法;最后,理论分析和实验结果表明,该初始点优化K-means聚类算法能够有效降低噪声数据对聚类结果的影响,在聚类结果、聚类过程效率方面有较大优势。     

基于改进无参数K-means算法的刀具状态分析

针对K-means算法需要人为确定聚类个数和随机选取初始聚类中心导致结果陷入局部最优的问题,结合基于密度峰值的聚类算法CFSFDP(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks),提出一种改进的无参数K-means算法。首先,计算样本点的局部密度和离散度。然后,建立决策图,将两个参数组成向量,计算每个点到周围5个点的距离,筛选出距离大于2倍均方差且密度大于平均密度的点作为算法的初始聚类中心,统计聚类中心个数k作为聚类个数,将初始聚类个数k以及初始聚类中心作为K-means算法的初始参数对数据进行聚类。最后,对UCI(University of California, Irvine)数据集、人工建立的高斯数据集以及真实刀具振动数据集3种不同类型的数据集进行聚类。结果表明,所提算法保持传统算法全局最优性,并验证了提出算法的有效性。由于K-means是一种无监督聚类方法,在获得较优刀具状态识别结果的同时,可减少人工数据标定、有监督训练等工作量及运算成本,这对于准确实时提取数控机床刀具运行状态具有较高的实际意义。     

基于层次的K-means初始化算法

K-means算法是一种常用的聚类算法,但是聚类中心的初始化是其中的一个难点。笔者提出了一个基于层次思想的初始化方法。一般聚类问题均可看作加权聚类,通过层层抽样减少数据量,然后采用自顶向下的方式,从抽样结束层到原始数据层,每层都进行聚类,其中每层初始聚类中心均通过对上层聚类中心进行换算得到,重复该过程直到原始数据层,可得原始数据层的初始聚类中心。模拟数据和真实数据的实验结果均显示基于层次抽样初始化的K-means算法不仅收敛速度快、聚类质量高,而且对噪声不敏感,其性能明显优于现有的相关算法。     

基于Spark平台的岩石图像聚类分析

提出了一种基于概率选择的K-means聚类算法,并将其应用到Spark平台进行图像聚类,得到的数据集远小于初始数据集,大大降低了算法的迭代次数,聚类速度非常快。在Spark平台应用改进的K-means算法进行岩石图像处理,对岩石图像进行特征提取,使得岩石图像易于区分,解决了传统的聚类算法无法确定初始中心、聚类数目K的选取不当可能导致聚类失败、算法容易受到噪声和孤立点影响等问题。     

一种基于划分的聚类算法分析与改进

K-means 是一种基于划分的聚类算法,由于 K-means 算法在选择初始聚类中心时是随机选取 k 个点,因此一旦 k 个点选取不合理,将会误导聚类过程,得到一个不合理的聚类结果。在分析聚类结果对初值依赖性的基础上,对初值选取方法进行了分析和研究,采取“射靶”的原理进行类中心搜索。从实验结果中可以发现,改进后 K-means 得到的聚类结果更加稳定,对初始聚类中心的依赖性减弱了。     

K-means算法聚类中心选取

传统K-means 算法对于聚类初始点的选取和距离度量的计算异常敏感,因而很可能导致K-means 算法只能收敛得到局部最优解。为此,提出一种改进的K-means 算法,即K-means 聚类算法最优匹配算法,并进行了相关的算法实验分析。该改进算法首先对传统的K-means 聚类算法进行初始点的选取,并分析聚类结果。然后,分别从初始聚类中心的选择和距离算法的确定进行实验测试,引入轮廓系数评价聚类效果,分析实验结果可知,K-means 聚类算法最优匹配算法具有较好的稳定性和较高的聚类准确率。     

PCA-KDKM算法及其在微博舆情中的应用

针对K-means算法因随机选取聚类中心而易造成聚类结果不稳定的问题,提出PCA-KDKM算法。该算法使用主成分分析法对数据集的属性降维,提取主属性;利用k′dist曲线自动获取k值;计算平缓曲线上所含数据对象的均值并选取其中一值,作为首个初始聚类中心;利用基于密度和最大最小距离的算法思想进行聚类;结合类间距离和类内聚类提出聚类质量评价函数。将该算法与K-means、KNE-KM、QMC-KM、CFSFDP-KM在UCI数据集上进行聚类比较,结果表明该算法聚类结果稳定,聚类准确率高。将PCA-KDKM算法应用在微博舆情分析中,抓取不同类别的数万条数据进行聚类分析。实验结果表明,PCA-KDKM算法在微博舆情分析中有更高的准确性和稳定性,有利于及时发现热点舆情。     

K-means聚类算法初始中心选择研究

传统K-means聚类算法中聚类初始中心点是随机确定的,实际聚类数据集中可能有孤立点,造成了每次聚类的结果不同,聚类质量不同,有时陷入局部优化状态.针对这些问题,研究者曾试图用距离法解决孤立点的判断和确定初始聚类中心.这种思路存在不科学性.因为孤立点不仅指远离其他点,同时它的周围点稀疏;另外,当数据量过大、数据特征值过多时,算法的运算量大,需要占用大量的计算机资源,运算速度过慢.对传统的K-means聚类算法进行研究,提出了基于密度参数和距离理论的初始聚类中心的确定和孤立点的判断,对传统的K-means聚类算法进行改进.     

一种改进的K-means聚类算法

传统的K-means聚类算法对初始聚类中心的依赖程度很大,聚类结果会随聚类中心的选择不同波动很大,为了消除这种中心选择不确定性,提出一种改进的K-means聚类算法,从而有效地改善初始聚类中心点选择的随机性,提高聚类结果的稳定性.仿真实验结果表明,改进后的K-means聚类算法优于传统的算法.     

一种改进地标点采样的不平衡数据聚类算法

对不平衡数据进行聚类分析时,K-means聚类方法可能会错误地将分布在较小区域类别中的样本划分到大区域类别中;谱聚类算法,虽然可以有效优化数据结构,并很好地识别不同形状的样本,但却难以处理大规模数据.针对这些问题,提出一种改进地标点采样的不平衡数据聚类算法.该算法首先对不平衡数据进行预聚类以获得初始类标签,然后基于数据密度对数据进行采样.在此基础上,通过对采样数据执行K-means聚类,并将聚类中心作为地标点,对数据进行谱聚类分析.实验结果显示,该方法在处理不平衡数据时,不仅能够有效提高样本的聚类准确率,而且能够保证聚类结果的稳定性和精度.     

基于离群点检测的K-means算法

K-means算法以其简单、快速的特点在现实生活中得到广泛应用。然而传统K-means算法容易受到噪声的影响,导致聚类结果不稳定,聚类精度不高。针对这个问题,提出一种基于离群点检测的K-means算法,首先检测出数据集中的离群点,在选择初始种子的时候,避免选择离群点作为初始种子。然后在对非离群点进行聚类完成后,根据离群点到各个聚类的距离,将离群点划分到相应的聚类中。算法有效降低离群点对K-means算法的影响,提高聚类结果的准确率。实验表明,在聚类类别数给定的前提下,在标准数据集UCI上该算法有效降低离群点对K-means算法的影响,提高了聚类的精确率和稳定性。     

模拟退火聚类算法在结构面产状分组中的应用

鉴于以往的结构面产状分组方法常存在算法复杂、聚类精度差及分组效率低的不足,提出了一种新型的融合模拟退火算法及K-means聚类(SAK)的结构面分组算法,该算法简单易实现.利用模拟退火算法的退火原理,对K-means算法聚类的结构面分组结果进行优化,以期克服K-means算法易受初始聚类中心影响的缺陷.计算机模拟生成的结构面数据的分析表明,所提方法相较于传统K-means算法具有明显优势.将该方法应用于重庆市三环高速公路兴隆隧道实测结构面的分组中,并与已有方法进行对比.结果表明:该方法不仅聚类精度高,而且迭代速度也较快,具有较强的工程实用性.     

基于改进K-means的电力数据异常检测算法

异常检测方法在电力领域有着广泛的应用,如设备故障检测和异常用电检测等.改进了传统Kmeans聚类随机选择初始聚类中心的策略;结合数据对象的密集度与最大近邻半径,选择更加接近实际簇中心的数据点作为初始聚类中心,并在此基础上提出了一种基于改进K-means算法的电力数据异常检测新方法.实验表明,上述算法具有更优的聚类效果和异常检测性能,并且在应用于电力领域时,算法可以有效地检测出异常电力数据.     

一种基于静电场概念的聚类算法

在静电场中质心位于静电平衡或那些能够被接受的平衡位置处,基于这一思想提出了一种发现簇中心的新方法。根据静电场中电荷间的引力作用来确定质心位置,然后根据相应的准则(如最小距离准则等)使用选定的质心对数据点进行聚类。最后将提出的方法与K-means算法进行实验对比,结果表明该方法克服了K-means算法存在的问题,例如,对噪声和初始聚类中心敏感以及易于陷入局部最优等。该方法具有很高的效率,并且对多维数据集有强的鲁棒性。