自动确定聚类中心的密度峰值算法

密度峰值聚类算法（Density Peaks Clustering,DPC）,是一种基于密度的聚类算法,该算法具有不需要指定聚类参数,能够发现非球状簇等优点。针对密度峰值算法凭借经验计算截断距离[dc]无法有效应对各个场景并且密度峰值算法人工选取聚类中心的方式难以准确获取实际聚类中心的缺陷,提出了一种基于基尼指数的自适应截断距离和自动获取聚类中心的方法,可以有效解决传统的DPC算法无法处理复杂数据集的缺点。该算法首先通过基尼指数自适应截断距离[dc],然后计算各点的簇中心权值,再用斜率的变化找出临界点,这一策略有效避免了通过决策图人工选取聚类中心所带来的误差。实验表明,新算法不仅能够自动确定聚类中心,而且比原算法准确率更高。     

基于相异性度量选取初始聚类中心改进的K-means聚类算法

选取合理的初始聚类中心是正确聚类的前提,针对现有的K-means算法随机选取聚类中心和无法处理离群点等问题,提出一种基于相异性度量选取初始聚类中心改进的K-means聚类算法.算法根据各数据对象之间的相异性构造相异性矩阵,定义了均值相异性和总体相异性两种度量准则;然后据此准则来确定初始聚类中心,并利用各簇中数据点的中位数代替均值以进行后续聚类中心的迭代,消除离群点对聚类准确率的影响.此外,所提出的算法每次运行结果保持一致,在初始化和处理离群点方面具有较好的鲁棒性.最后,在人工合成数据集和UCI数据集上进行实验,与3种经典聚类算法和两种优化初始聚类中心改进的K-means算法相比,所提出的算法具有较好的聚类性能.     

基于密度比例的密度峰值聚类算法

CFSFDP（Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks）是一种新的基于密度的聚类算法。该算法可以对非球形分布的数据聚类,有待调节参数少、聚类速度快等优点。但是对于类簇间密度相差较大的数据,该算法容易遗漏密度较小的类簇而影响聚类的准确率。针对这一问题,提出了基于密度比例峰值聚类算法即R-CFSFDP。该算法将密度比例引入到CFSFDP中,通过计算样本数据的密度比峰值来提高数据中密度较小类簇的辨识度,进而提升整体聚类的准确率。基于9个常用测试数据集（2个人工合成数据集,7个UCI数据集）的聚类实验结果表明,对于类簇间密度相差较大和类簇形状复杂的数据聚类问题,R-CFSFDP能够使得类簇中心更加清晰、易确定,聚类结果更好。     

自动确定聚类中心的密度峰聚类

密度峰聚类是一种新的基于密度的聚类算法,该算法不需要预先指定聚类数目,能够发现非球形簇。针对密度峰聚类算法需要人工确定聚类中心的缺陷,提出了一种自动确定聚类中心的密度峰聚类算法。首先,计算每个数据点的局部密度和该点到具有更高密度数据点的最短距离;其次,根据排序图自动确定聚类中心;最后,将剩下的每个数据点分配到比其密度更高且距其最近的数据点所属的类别,并根据边界密度识别噪声点,得到聚类结果。将新算法与原密度峰算法进行对比,在人工数据集和UCI数据集上的实验表明,新算法不仅能够自动确定聚类中心,而且具有更高的准确率。     

基于残差分析的混合属性数据聚类算法

针对混合属性数据聚类结果精度不高、聚类结果对参数敏感等问题, 提出了基于残差分析的混合属性数据聚类算法(Clustering algorithm for mixed data based on residual analysis) RA-Clust.算法以改进的熵权重混合属性相似性度量对象间的相似性, 以提出的基于KNN和Parzen窗的局部密度计算方法计算每个对象的密度, 通过线性回归和残差分析进行聚类中心预选取, 然后以提出的聚类中心目标优化模型确定真正的聚类中心, 最后将其他数据对象按照距离高密度对象的最小距离划分到相应的簇中, 形成最终聚类.在合成数据集和UCI数据集上的实验结果验证了算法的有效性.与同类算法相比, RA-Clust具有较高的聚类精度.     

基于粒计算的K-medoids聚类算法

传统K-medoids聚类算法的聚类结果随初始中心点不同而波动,且计算复杂度较高不适于处理大规模数据集;快速K-medoids聚类算法通过选择合适的初始聚类中心改进了传统K-medoids聚类算法,但是快速K-medoids聚类算法的初始聚类中心有可能位于同一类簇。为克服传统K-medoids聚类算法和快速K-medoids聚类算法的缺陷,提出一种基于粒计算的K-medoids聚类算法。算法引入粒度概念,定义新的样本相似度函数,基于等价关系产生粒子,根据粒子包含样本多少定义粒子密度,选择密度较大的前K个粒子的中心样本点作为K-medoids聚类算法的初始聚类中心,实现K-medoids聚类。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,证明了基于粒计算的K-medoids聚类算法能得到更好的初始聚类中心,聚类准确率和聚类误差平方和优于传统K-medoids和快速K-medoids聚类算法,具有更稳定的聚类结果,且适用于大规模数据集。     

基于改进的K-means算法的文本聚类仿真系统

在优化文本文件问题的研究中,为了提高文本聚类的准确率,得到更高质量的聚类结果,在深入研究K-means算法的基础上,提出了一种改进的K-means聚类算法,并将算法应用于文本聚类仿真系统中。该算法可以自动计算聚类结果中簇的个数,消除了孤立点对聚类结果的影响,为建立文本聚类系统提供了先决条件。在文本聚类仿真实验中,对数据集进行了多次测试,测试结果表明基于改进K-means算法的文本聚类系统具有更好的聚类特性,取得了良好的应用效果。     

基于加权K近邻的改进密度峰值聚类算法

密度峰值聚类算法是一种新颖的密度聚类算法,但是原算法仅仅考虑了数据的全局结构,在对分布不均匀的数据集进行聚类时效果不理想,并且原算法仅仅依据决策图上各点的分布情况来选取聚类中心,缺乏可靠的选取标准。针对上述问题,提出了一种基于加权K近邻的改进密度峰值聚类算法,将最近邻算法的思想引入密度峰值聚类算法,重新定义并计算了各数据点的局部密度,并通过权值斜率变化趋势来判别聚类中心临界点。通过在人工数据集上与UCI真实数据集上的实验,将该改进算法与原密度峰值聚类、K-means及DBSCAN算法进行了对比,证明了改进算法能够在密度不均匀数据集上有效完成聚类,能够发现任意形状簇,且在三个聚类性能指标上普遍高于另外三种算法。     

基于改进流形距离和人工蜂群的二阶段聚类算法

以改进的流形距离为相似度测度, 结合人工蜂群算法, 提出一种二阶段聚类算法. 首先根据局部密度、最大最小距离和近邻选择对数据集初步归类并得到簇代表点; 然后将聚类归属为优化问题, 通过改进的蜂群算法对簇代表点及没归类的样本点较快地搜索到最优聚类中心, 同时根据流形距离的全局一致性特征, 对样本进行精确的类别划分; 最后将两阶段算法综合归类. 实验结果表明, 所提出的算法可以获得良好的聚类效果.

     

基于密度峰值与密度聚类的集成算法

针对快速搜索和发现密度峰值聚类（CFSFDP）算法需人工在决策图上选择聚类中心的问题，提出一种基于密度峰值和密度聚类的集成算法。首先，借鉴CFSFDP思想，将局部密度最大的数据作为第一个中心；接着，从该中心点出发采用一种利用Warshall算法求解密度相连改进的基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）算法进行聚类，得到第一个簇；最后，在尚未被划分的数据中找出最大局部密度的数据，将它作为下一个簇的中心后再次采用上述算法进行聚类，直到所有数据被聚类或有部分数据被视为噪声。所提算法既解决了CFSFDP选择中心需人工干预的问题，又优化了DBSCAN算法，即每次迭代都是从当前最好的点（局部密度最大的点）出发寻找簇。通过可视化数据集和非可视化数据集与经典算法（CFSFDP、DBSCAN、模糊C均值（FCM）算法和K均值（K-means）算法）的对比实验结果表明，所提算法聚类效果更好，准确率更高，优于对比算法。     

基于层次划分的密度优化聚类算法

针对传统的聚类算法对数据集反复聚类,且在大型数据集上计算效率欠佳的问题,提出一种基于层次划分的最佳聚类数和初始聚类中心确定算法——基于层次划分密度的聚类优化(CODHD)。该算法基于层次划分,对计算过程进行研究,不需要对数据集进行反复聚类。首先,扫描数据集获得所有聚类特征的统计值;其次,自底向上地生成不同层次的数据划分,计算每个划分数据点的密度,将最大密度点定为中心点,计算中心点距离更高密度点的最小距离,以中心点密度与最小距离乘积之和的平均值为有效性指标,增量地构建一条关于不同层次划分的聚类质量曲线;最后,根据曲线的极值点对应的划分估计最佳聚类数和初始聚类中心。实验结果表明,所提CODHD算法与预处理阶段的聚类优化(COPS)算法相比,聚类准确度提高了30%,聚类算法效率至少提高14.24%。所提算法具有较强的可行性和实用性。     

基于密度权重Canopy的改进K-medoids算法

为了提高K-medoids算法的精度和稳定性,并解决K-medoids算法的聚类数目需要人工给定和对初始聚类中心点敏感的问题,提出了基于密度权重Canopy的改进K-medoids算法。该算法首先计算数据集中每个样本点的密度值,选择密度值最大的样本点作为第1个聚类中心,并从数据集中删除这个密度簇;然后通过计算剩下样本点的权重,选择出其他聚类中心;最后将密度权重Canopy作为K-medoids的预处理过程,其结果作为K-medoids算法的聚类数目和初始聚类中心。UCI真实数据集和人工模拟数据集上的仿真实验表明,该算法具有较高的精度和较好的稳定性。     

一种改进的K-Prototypes聚类算法

针对K-Prototypes聚类算法中人为指定初始聚类中心和聚类数目导致算法准确度和稳定性低下的问题,提出了基于密度优化的K-Prototypes聚类算法,该算法根据数据对象的密度分布,自适应地优化聚类数目和初始聚类中心的设置,并通过区分每个属性对聚类结果的不同影响权重,改进相异度计算公式,提升聚类的准确度。在合成数据集和UCI数据集上实验结果表明,该算法与K-Prototypes算法、DPCM算法和Fuzzy K-Prototypes算法相比,平均准确率分别提高了8.52%、4.28%和8.33%,达到了相对较好的聚类结果。     

局部迭代的快速K-means聚类算法

为了解决K-means算法在聚类数量增多的情况下,因选择了不合适的中心初值而影响到聚类效果这一问题,提出了一种局部迭代的快速K-means聚类算法（PIFKM+?）。该算法在K-means聚类的基础上,不断寻找能够被分割的聚类簇和能够被删除的聚类簇,并对受影响的局部数据进行重新聚类处理,降低了整个聚类更新的时间复杂度,提高了聚类的效果。PIFKM+?算法在面对聚类数量众多的情况下,具有能够快速更新聚类、对聚类中心初值不敏感、能够提高聚类精确度等优势。通过与K-means和K-means++两种算法的比较,在仿真数据集和真实数据集的综合实验下,验证了该算法的精确性、高效率性和可扩展性,同时实验结果的统计分析表明该算法在提高了聚类精确度的同时并没有损失太多的时间效率。     

关系数据的中心权重模糊聚类算法

k中心点算法仅仅用一个点去代表整个类显然是不足的,这必然会影响聚类结果的准确性。因此提出了一种关系数据的中心权重模糊聚类算法,在该算法中给每一个属于这个类的对象赋予一个中心权重以此来表示其作为这个类的代表对象的可能性程度,这种机制使类中的多个对象来代表整个类而不是利用类中的一个对象来代表整个类。实验结果表明,该算法能更好地发现数据集中潜在的内部结构及对象之间的关系,得到每个聚类结果更加准确的描述。     

改进的GK聚类算法

针对传统GK聚类算法无法自动确定聚类数和对初始聚类中心比较敏感的缺陷,提出一种改进的GK聚类算法。该算法首先通过基于类间分离度和类内紧致性的权和的新有效性指标来确定最佳聚类数;然后,利用改进的熵聚类的思想来确定初始聚类中心;最后,根据判定出的聚类数和新的聚类中心进行聚类。实验结果表明,新指标能准确地判断出类间有交叠的数据集的最佳聚类数,且改进后的算法具有更高的聚类准确率。     

基于密度峰值和近邻优化的聚类算法

针对密度峰值算法在选取聚类中心时的时间复杂度过高,需要人工选择截断距离并且处理流形数据时有可能出现多个密度峰值,导致聚类准确率下降等问题,提出一种新的密度峰值聚类算法,从聚类中心选择、离群点筛选、数据点分配三方面进行讨论和分析,并给出相应的聚类算法。在聚类中心的选择上采取KNN的思想计算数据点的密度,离群点的筛选和剪枝以及数据点分配则利用Voronoi图的性质,结合数据点的分布特征进行处理,并在最后应用层次聚类的思想以合并相似类簇,提高聚类准确率。实验结果表明:所提算法与实验对比算法相比较,具有较好的聚类效果和准确性。     

全局中心聚类算法在课程序化中的应用

针对K-means在聚类过程中存在的随机性强、准确率不稳定等问题,提出了一种改进聚类算法,首先选取k个首尾相连且距离乘积最大的数据对象作为初始聚类中心,在簇中心迭代过程中,选取簇内距离和最小的样本作为簇中心,再将其他样本划分至相应簇中,反复迭代,直至收敛。在UCI数据集上的仿真实验结果表明:新算法与K-means算法和其他两种改进算法相比,不仅能够降低运算耗时,在准确率、Jaccard系数、F值等多项聚类指标上也有较大的提升,在实际应用中,使用新算法对现代学徒制的职业能力进行了聚类分析,解决了课程间的序化问题。     

基于改进K-medoids的聚类质量评价指标研究

为了更好地评价无监督聚类算法的聚类质量,解决因簇中心重叠而导致的聚类评价结果失效等问题,对常用聚类评价指标进行了分析,提出一个新的内部评价指标,将簇间邻近边界点的最小距离平方和与簇内样本个数的乘积作为整个样本集的分离度,平衡了簇间分离度与簇内紧致度的关系;提出一种新的密度计算方法,将样本集与各样本的平均距离比值较大的对象作为高密度点,使用最大乘积法选取相对分散且具有较高密度的数据对象作为初始聚类中心,增强了K-medoids算法初始中心点的代表性和算法的稳定性,在此基础上,结合新提出的内部评价指标设计了聚类质量评价模型,在UCI和KDD CUP 99数据集上的实验结果表明,新模型能够对无先验知识样本进行有效聚类和合理评价,能够给出最优聚类数目或最优聚类范围.