一种自动确定特征向量与类别数目的谱聚类算法

目前大多数应用于复杂网络社团划分的算法都不能自动确定类别数目.为了解决该问题,在计算出复杂网络的拉普拉斯矩阵特征值之后,利用特征值间隔提出一种自动确定特征向量与类别数目的谱聚类算法.该算法通过数据构造拉普拉斯矩阵,得到一系列特征值,再利用特征值差值确定聚类数目以及特征向量,然后利用K-means算法对特征向量进行处理最终得到社团划分结果.用MATLAB软件对常用网络进行测试,实验结果表明,该算法对复杂网络社团的划分具有较好的分类准确性.     

基于最优化分类的视频镜头谱聚类算法

谱聚类是目前最有效的视频镜头聚类算法之一,但是如何自动选择最优化的分类个数仍是谱聚类算法中的难题。该文提出一种基于最优化分类的视频镜头谱聚类算法,对每个镜头采用分区域的Gauss混合模型(DGMM)进行特征建模,并提取模型参数特征作为镜头谱聚类的特征向量,通过构造DGMM和谱聚类的联合评价函数来自动选择最优化的分类个数和特征空间维数。实验结果表明,该文提出的算法比原有谱聚类算法分类结果更加准确和有效。     

基于拉普拉斯图的谱特征的图像聚类研究

提出一种用拉普拉斯图的谱系数夹角谱特征来描述图像几何结构的方法,同时研究了基于图的谱聚类系统.首先将序列图像以角点的形式构成拉普拉斯矩阵;然后分解该矩阵,结合特征值和其特征向量计算图中各点的谱系数夹角谱特征;再以局部保持投影方法将这些向量内嵌到模式空间,并在其特征空间用模糊c-均值算法进行聚类分析.结果表明,以拉普拉斯图的谱系数夹角谱特征解决了图中各点在向量空间的分布及其对应关系,在模式空间进行的聚类分析是有效的.     

Isomap在基因表达谱数据聚类分析中的应用

基因表达谱数据的聚类分析对于研究基因功能和基因调控机制有重要意义。基于非线性降维算法等容特征映射 ,提出了一种新的大规模基因表达谱数据聚类算法 ,该方法改进了样本向量之间的距离度量 ,用测地距离代替传统的欧式距离 ,有助于挖掘高维数据内在的几何结构。将该算法应用于两个公开的基因表达数据集 ,并用一种新的评价方法Normalized Cut将聚类结果与其他聚类方法的结果进行了比较。结果表明 ,该文的聚类算法优于其他聚类算法 ,聚类结果具有明显的生物学意义 ,并能对数据的类别数作出较好的预测和评估     

一种基于流形距离核的谱聚类和量子聚类融合算法

谱聚类是一种基于图谱划分理论的聚类算法,本质上是将聚类问题转化为图的最优划分问题;量子聚类可以充分挖掘数据样本的内在信息,是一种基于划分的无监督聚类算法.为了充分发挥谱聚类算法和量子聚类算法的优势,本文提出了一种基于流形距离核的谱聚类和量子聚类融合算法(MFD-NJW-QC).首先,计算数据集的流形距离核矩阵,构造相应的拉普拉斯矩阵;其次,根据拉普拉斯矩阵的若干最大特征值对应的特征向量构造新数据集,并使用量子聚类算法对新构造的数据集进行聚类,从而得到原始数据的类标签;最后,基于7个人工数据集和5个UCI数据集验证MFD-NJW-QC算法的聚类性能.结果显示,MFD-NJW-QC算法能够明显提高聚类性能,尤其对于具有流形结构,且类簇大小不平衡、密度分布不均匀的数据集优势更为突出.     

谱聚类在社团发现中的应用

在分析谱聚类原理的基础上,研究了其在社团发现中的应用,提出了快速估计社团数量的新方法.该方法通过计算和分析Laplacian矩阵特征值的分布来估计社团的数量,利用K-means算法对Laplacian矩阵特征向量构造的向量空间进行聚类,实现社团的发现.该算法在真实社会网络和合成网络上做了测试,验证了在社团发现中的准确性和有效性.      

基于近邻传播的时间序列基因表达谱聚类算法

聚类是识别基因表达数据蕴含的关键基因调控模块的一种有效方法,基因表达谱的相似性度量是聚类的关键问题.然而,一般的相似性度量方法不能刻画时间序列基因表达谱数据所蕴含的时间延迟、反向相关和局部相关等复杂的基因调控关系.针对时间序列基因表达谱数据,提出一种基于近邻传播和动态规划的相似性度量方法和聚类算法.在大鼠再生肝细胞基因表达谱数据集上的聚类结果与基因功能富集分析结果高度一致,证明算法在时间序列基因表达谱数据聚类上的有效性.     

符号数据最佳聚类个数的确定方法

在聚类分析中,如何选择恰当的聚类个数是一个非常复杂而又必须面对的问题.尽管针对数值型数据聚类个数的选择算法已经进行了广泛地研究,但如何确定符号型数据的聚类个数仍然是一个富有挑战性的问题.结合划分和层次聚类的思想,提出一种符号数据聚类个数的确定算法.在UCI数据集上的实验结果表明该方法是有效的.     

基于模型的基因表达聚类分析技术研究进展

基因表达数据聚类分析能将功能相关的基因按表达谱的相似程度归纳成类,有助于对未知功能基因进行研究.基于判别的基因表达数据聚类方法具有无法准确确定类别的局限性,研究工作已转向具有更好聚类效果的基于模型的聚类方法.文中介绍了常见的基于模型的聚类方法及其特点,并就如何开发新的适合基因表达数据分析的基于模型的聚类算法进行了讨论.     

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.     

学习非唯一的最佳聚类数

确定“最佳聚类数”一直是聚类算法面临的一个难题。为了确定一族合理的聚类数而不是单个聚类数,提出了一种基于谱分析的算法,并能处理较为复杂的数据集。该算法构建了数据点之间的相似度图,在不同的分析粒度下,用图上的“随机游走”来传播相似度,采用了一个新的评判标准,“广义特征差”来寻找聚类数族。实验结果表明该算法在聚类数不唯一的情况下能够有效地确定聚类数,并且和其他几种算法相比具有较优的计算复杂度。     

基于谱聚类的BaaS资源负载均衡调度算法

Fabric作为超级账本的核心项目,以其多通道的设计为用户提供更为隐私的交易空间,为了解决基于分布式架构下的多通道资源负载均衡问题,提出了基于NJ W谱聚类的区块链即服务(BaaS)负载均衡调度算法SC-channel.该算法将平台子节点的数量作为划分类簇数量的依据,首先,基于通道采用peer之间的Jaccard系数构造相似矩阵;其次,计算拉普拉斯矩阵,求取前k个特征值和特征向量并将特征向量单位化;最后,用基于数量加权的k-means算法完成聚类.在Kubernetes平台上对这种方法进行验证,并与采用经典k-meansi的NJW算法默认调度算法下的资源负载均衡度做了比较分析.结果表明,采用基于谱聚类的BaaS资源负载均衡调度算法可提高资源利用的均衡程度,增强了平台的可用性与可靠性.     

Gen-Cluster:一个基因表达数据的高维聚类算法

基因表达数据聚类是分析基因之间共调控关系的重要手段.挖掘子空间中表达值存在差异但变化趋势保守的序列已成为基因表达数据聚类的主要研究内容之一.在N-同维趋势相似定义的基础上,提出了一个基因表达数据的高维聚类算法Gen-Cluster,将基因表达值转化为序列形式,采用无重复投影且无候选生成的序列模式挖掘策略自底向上挖掘N-同维趋势模式,并解决了OP-Cluster算法不能挖掘含有项集的序列模式问题,最终得到表达值变化趋势保守的基因序列形成的N-同维趋势簇.实验采用Breast Tumor和MicroRNA表达数据集,验证挖掘结果是有效的,且较OP-Cluster算法表现更高效率,并涵盖其结果.     

基于三支决策的密度敏感谱聚类

将三支决策与密度敏感谱聚类结合,提出了一种基于三支决策的密度敏感谱聚类算法。该算法通过在密度敏感谱聚类的聚类过程引入容差参数得到每个类的上界,然后通过扰动分析算法从上界中分离出核心域,上界和核心域的差值被认定为该类的边界域。聚类结果用核心域和边界域来表示每个类簇,可以更全面地展示数据的结构信息。与传统的硬聚类算法在UCI数据集的实验结果相比较,本文使用核心域计算聚类的评价指标DBI、AS和ACC都有所提升,较好地解决了不确定性对象的聚类问题。     

一种确定最佳聚类数的新算法

针对K-均值聚类算法需要事先确定聚类数K的问题,将粒度计算引入样本相似度函数,定义了新的样本相似度,用模糊等价聚类确定数据集可能的最大类簇数Kmax.以Kmax为搜索上界,利用改进全局K-均值聚类算法,以BWP(Between-Within Proportion)为聚类有效性度量指标,提出确定最佳聚类数的一种新方法.通过UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的人工模拟数据集实验测试,证明该算法不仅能有效确定数据集的最佳聚类数,而且适用于大规模数据集,但是会受到噪音点影响.     

基于边聚类系数的谱聚类社区划分方法研究

针对图谱划分方法在划分社区结构不是很明显的网络时,不能得到好的划分效果,该文提出了基于边聚类系数的谱聚类社区划分方法.由于社区内部节点之间的连接比各个社区间节点的连接稠密,边聚类系数的大小反映了节点的聚集程度,因而通过网络中的边所构三角形的数量定义了聚类系数矩阵,矩阵中的元素即处于网络中的边实际构成三角形的数量.在增益函数最大化的过程中,使用了矩阵的特征值和特征向量,以此来进行社区划分.通过在真实网络数据中进行实验,结果表明该算法可行.     

基因表达模式分析及软件系统

研究和实现了4种基因表达模式的聚类方法，开发了基因表达模式分析软件系统．该软件包含了两两平均连锁聚类法、系统聚类法、自组织特征映射法和模糊聚类等聚类算法，其中模糊聚类算法是首次用于基因表达模式分析．该软件同时具有数据过滤、多种相似性度量选择、聚类方法选择和结果可视化等功能．对于同一组基因表达数据，可通过不同的聚类算法的组合，提供更多的基因分类信息，为生物体复杂的基因表达模式研究提供了一个重要的综合分析平台．