基于信息熵的蚁群聚类组合算法的研究*

摘要：提出了一种基于信息熵的蚁群聚类算法,将信息熵引入到LF算法中,数据对象的归属由信息熵来决定,减少了参数,测试并验证了算法的有效性。同时,信息熵的蚁群算法早期数据分散收敛过慢,容易陷入局部最优等缺点,提出了一种蚁群聚类组合方法得以改进。改进思路是引入K-means作为熵蚁群算法的预处理过程。通过K-means快速、粗略地确定聚类中心,利用K-means方法的结果作为初值,再进行改进的熵蚁群算法聚类。有效地解决了蚁群算法早期收敛过慢等问题。     

蚁群聚类算法中确定相邻对象方法的改进

基本蚁群聚类算法在计算相似度时,由于没有考虑相邻对象之间方向的影响,往往造成聚类速度缓慢甚至算法不收敛。通过引入相邻对象方向角和屏蔽角,对方向接近的相邻对象进行屏蔽,实现对确定相邻对象方法的改进。并以矿山实际测量数据为数据源,采用基本的蚁群聚类算法和改进后的算法分别对其进行聚类。通过对这两种算法的实验结果进行分析比较,证明改进后的算法提高了聚类效果。     

一种动态调整的蚁群聚类算法

蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法,基于蚁群算法的聚类算法已经在当前的数据挖掘研究中得到应用.文中针对早期蚁群聚类算法的缺点,提出动态调整的蚁群聚类算法,通过加入运动速度不同的蚁群、半径自适应调整、短期记忆、强行放下等策略,来指导蚁群的移动行为,降低蚁群移动的随意性,减少了蚂蚁的搜索时间,提高聚类性能.仿真实验表明:改进算法能有效地提高算法效率且取得较好的聚类结果.     

集粒度计算、蚁群算法与模糊思想的聚类算法

模糊C均值聚类算法在开始时采用随机的方式选取初始聚类中心,该方式使得FCM算法对初始聚类中心的选取极为敏感,且在局部范围内较易得到最优解,但是在全局范围内的效果较差;蚁群聚类算法根据先验知识随意设定蚂蚁拾起或放下数据对象的概率,缺乏严密的数学依据。针对FCM算法和蚁群算法的不足,文中将模糊粒度计算的思想推广应用到蚁群聚类算法中,并将改进后的蚁群聚类算法与模糊C均值聚类算法相结合,提出了一种将粒度计算、蚁群算法与模糊C均值算法思想相结合的聚类算法。经过实验验证,改进后的算法较原算法具有更好的聚类效果。     

基于改进的启发式蚁群算法的聚类问题的研究

蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法,广泛应用于求解复杂组合优化问题,并已在通信网络、机器人等许多应用领域得以具体应用。聚类问题作为一种无监督的学习,能根据数据间的相似程度自动地进行分类。基于蚁群算法的聚类算法已经在当前的数据挖掘研究中得到应用。文中针对早期蚁群聚类算法的缺点,提出一种改进的启发式蚁群聚类算法（IHAC）,将蚁群在多维空间中移动的启发式知识存储在称之为“记忆银行”的设备当中,来指导蚁群后边的移动行为,降低蚁群移动的随意性,避免产生未分配的数据对象。并用一些数据做了一些实验,结果证明改进的蚁群聚类算法在误分类错误率和运行时间上优于早期的蚁群聚类算法。     

基于改进的启发式蚁群算法的聚类问题的研究

蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法,广泛应用于求解复杂组合优化问题,并已在通信网络、机器人等许多应用领域得以具体应用。聚类问题作为一种无监督的学习,能根据数据间的相似程度自动地进行分类。基于蚁群算法的聚类算法已经在当前的数据挖掘研究中得到应用。文中针对早期蚁群聚类算法的缺点,提出一种改进的启发式蚁群聚类算法(IHAC),将蚁群在多维空间中移动的启发式知识存储在称之为"记忆银行"的设备当中,来指导蚁群后边的移动行为,降低蚁群移动的随意性,避免产生未分配的数据对象。并用一些数据做了一些实验,结果证明改进的蚁群聚类算法在误分类错误率和运行时间上优于早期的蚁群聚类算法。     

蚁群聚类组合方法的研究

基于蚁群算法的聚类算法已经在当前的数据挖掘研究中得到应用。针对蚁群聚类算法早期出现的缺点,提出一种蚁群聚类组合方法使其得以改进。改进思路是引入K-means作为蚁群算法的预处理过程。通过K-means快速、粗略地确定聚类中心,利用K-means方法的结果作为初值,再进行蚁群算法聚类。有效地解决了蚁群算法早期收敛过慢等问题。     

核蚁群化学聚类算法

为了提高蚁群化学聚类算法的聚类效果,通过引入径向基核函数改进蚁群化学聚类算法的相似度度量式,提出了核蚁群化学聚类算法。将核蚁群化学聚类算法用于三个标准数据集合,计算结果表明与蚁群化学聚类算法相比,核蚁群化学聚类算法聚类效果提升显著。将核蚁群化学聚类算法、核自组织神经网络映射算法和基于多项式核的结构化有向树数据聚类算法同时用于Iris数据集合,结果显示三种核聚类算法聚类效果相当。     

结合蚁群算法的改进粗糙K均值聚类算法

粗糙集理论是一种处理边界对象不确定的有效方法。将粗糙集与K均值结合的粗糙K均值聚类算法,具有简单高效且可处理聚类边界元素的特点,但同时存在缺陷。针对粗糙K均值聚类算法对初始点敏感,经验权重设置忽略数据差异性,阈值设置不合理导致聚类结果波动性大的缺陷,本文提出结合蚁群算法的改进粗糙K均值聚类算法,改进的算法中使用蚁群算法中随机概率选择策略和信息素更新的正负反馈机制,以及采用动态调整算法阈值和相关权重的方法,对粗糙K均值聚类算法进行优化。最后采用UCI的Iris、Balance-scale和Wine数据集分别对算法进行实验。实验结果表明,改进后的粗糙K均值聚类算法得到的聚类结果准确率更高。     

基于信息熵的蚁群聚类改进方法研究

从模仿蚂蚁堆积尸体的基本模型出发,可以实现蚁群聚类算法.研究了实现基本蚁群算法以及基于信息熵的蚁群聚类算法的关键方法,测试并验证了算法的有效性.同时,在比较其性能的基础上,主要针对基于信息熵的蚁群聚类算法收敛速度快,但却容易陷入局部最优的缺陷,从聚类拆分、合并、孤立点处理等几个方面对基于信息熵的蚁群聚类算法进行了改进,从而在利用其收敛速度快的基础上提高聚类的准确性.仿真实验表明:改进后的方法在聚类的准确性和收敛速度方面都得到了很好的结果,对基于信息熵的蚁群居类算法优化提供了比较好的应用改进.     

基于模糊集的蚁群空间聚类方法研究

定义了对象间的平均距离,并将平均距离作为对象相似性的论域。通过隶属函数将对象间的相似性映射为论域上的一个模糊子集。由给定的置信水平λ,将模糊集分离为普通集,对蚂蚁是否拾起还是放下对象作出决策,实现对空间数据的聚类。并以矿山实际测量数据为空间数据源,采用基本的蚁群聚类算法和模糊蚁群空间聚类算法分别对其进行聚类。通过对这两种算法的实验结果进行分析比较,证明改进后的算法提高了聚类效果。     

改进的蚂蚁聚类算法*

提出了一种改进的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,在处理带有对称性质的数据集时,可以有效地识别给定数据集的聚类数目和合适的划分。在该算法中,用人工蚂蚁代表数据对象,根据算法给定的聚类规则来寻找最合适的聚类划分。最后用本算法与标准的蚂蚁聚类算法分别对不同的数据集进行了聚类实验。实验结果证实了算法的有效性。     

敏捷凝视卫星密集点目标聚类与最优观测规划

针对敏捷凝视卫星密集点目标观测规划问题,提出一种快速观测任务聚类策略和启发式蚁群优化算法.首先,针对敏捷凝视卫星视场范围特点,提出基于顶点度的团划分算法,解决密集点观测任务聚类问题,形成系列团观测目标,有效提高观测效率;其次,为得到最优团目标观测序列,考虑目标可见时间窗口约束以及卫星敏捷机动能力约束,构建基于多目标观测收益和姿态机动能耗的性能指标,实现能量高效的任务规划;再次,为克服传统蚁群算法易陷入局部极小值和收敛较慢的缺点,设计一种同时考虑目标点优先级、目标可见时间窗口、目标之间卫星姿态转换时间等因素的启发式蚁群算法;最后,选取大规模密集地面目标验证所提出算法的可行性和高效性.     

一种图像边缘检测算法的改进和实现

边缘检测是图像分割和模式识别的必要工作。首先分析了传统的导数算子Sobel和Canny的检测原理及其优缺点。然后针对图像边缘检测的特点,从模糊聚类角度出发,提出一种改进的蚁群算法。根据图像灰度和梯度特征设置初始聚类中心,改进启发式函数,将蚁群算法得到的聚类中心作为模糊C均值聚类的初始中心,再进行FCM聚类,实现基于目标函数的模糊聚类。最后对文中提到的各种算法的实验结果进行比较与分析,结果表明文中改进算法是有效的。     

融合模糊聚类的蚁群图像增强算法

为提高边缘检测精准度,保证图片分割后效率和效果,本文提出一种基于融合模糊聚类的蚁群图像增强算法。该算法利用分量灰度值、灰度梯度值和领域特征值进行图像特征提取,得到特征灰度图;然后使用模糊聚类算法对区域蚂蚁进行聚类以提高收敛速度;再采用蚁群算法进行图像边缘检测,检测过程中,使用路径选择策略对蚁群进行有序搜索,提高搜索效率,又根据信息素更新策略进行最优路径信息交流,以达到边缘点提取与检索目的;最后将检索所得灰度边缘图与原图进行重合,得到图像增强效果。实验结果表明,该改进算法在检索时间方面相较于传统蚁群算法提高了20.7%;在精度方面提高了14.8%,图片分割效果更好,纹理更清晰。     

一种基于混合策略的蚁群聚类算法

蚁群算法是一种智能聚类分析方法。分析了基本蚁群聚类算法的特点和不足,总结了不同的聚类情景,并在此基础上提出了一种新的基于混合策略的蚁群聚类算法。新算法中,蚂蚁根据不同的聚类情景而采取不同的行为策略,同时赋予蚂蚁多载功能。实验表明基于混合策略的蚁群聚类算法显著改善了聚类效果。     

基于模糊蚁群的加权蛋白质复合物识别算法

针对蚁群融合模糊C-means （FCM）聚类算法在蛋白质相互作用网络中进行复合物识别的准确率不高、召回率较低以及时间性能不佳等问题进行了研究,提出一种基于模糊蚁群的加权蛋白质复合物识别算法FAC-PC（algorithm for identifying weighted protein complexes based on fuzzy ant colony clustering）。首先,融合边聚集系数与基因共表达的皮尔森相关系数构建加权网络;其次提出EPS（essential protein selection）度量公式来选取关键蛋白质,遍历关键蛋白质的邻居节点,设计蛋白质适应度PFC（protein fitness calculation）来获取关键组蛋白质,利用关键组蛋白质替换种子节点进行蚁群聚类,克服蚁群算法中因大量拾起放下和重复合并过滤操作而导致准确率和收敛速度过慢的缺陷;接着设计SI（similarity improvement）度量优化拾起放下概率来对节点进行蚁群聚类进而获得聚类数目;最后将关键蛋白质和通过蚁群聚类得到的聚类数目初始化FCM算法,设计隶属度更新策略来优化隶属度的更新,同时提出兼顾类内距和类间距的FCM迭代目标函数,最终利用改进的FCM完成复合物的识别。将FAC-PC算法应用在DIP数据上进行复合物的识别,实验结果表明FAC-PC算法的准确率和召回率较高,能够较准确地识别蛋白质复合物。     

基于二维直方图和改进蚁群聚类的图像分割

图像分割是图像处理和图像分析的重要基础。基本蚁群算法蚂蚁的搜索是随机的,计算量大,不利于算法的收敛。因此,文中提出了一种基于二维直方图和改进的蚁群聚类算法的图像分割方法,改进了应用传统分割方法分割图像效果不佳的问题。蚁群聚类算法是一种具有离散性、并行性、鲁棒性和模糊聚类能力的进化方法。文中基于此传统算法,通过二维直方图设置初始聚类中心来减少蚁群算法循环次数,定义了一种新的引导函数,并通过改进信息素更新机制提高蚁群聚类的速度。实验证明,该算法是一种比较准确、快速的图像分割方法。