基于混合度量与类簇自适应调整的粗糙模糊K-means聚类算法

针对粗糙K-means聚类及其相关衍生算法需要提前人为给定聚类数目、随机选取初始类簇中心导致类簇交叉区域的数据划分准确率偏低等问题,文中提出基于混合度量与类簇自适应调整的粗糙模糊K-means聚类算法.在计算边界区域的数据对象归属于不同类簇的隶属程度时,综合考虑局部密度和距离的混合度量,并采用自适应调整类簇数目的策略,获得最佳聚类数目.选取数据对象稠密区域中距离最小的两个样本的中点作为初始类簇中心,将附近局部密度高于平均密度的对象划分至该簇后再选取剩余的初始类簇中心,使初始类簇中心的选取更合理.在人工数据集和UCI标准数据集上的实验表明,文中算法在处理类簇交叠严重的球簇状数据集时,具有自适应性,聚类精度较优.     

混合的密度峰值聚类算法

密度峰值聚类（DP）算法是一种新的基于密度的聚类算法，当它处理的单个聚类包含多个密度峰值时，会将每个不同密度峰值视为潜在聚类中心，以致难以在数据集中确定正确数量聚类，为此，提出一种混合的密度峰值聚类算法C-DP。首先，以密度峰值点为初始聚类中心将数据集划分为子簇；然后，借鉴代表点层次聚类算法（CURE），从子簇中选取分散的代表点，将拥有最小距离的代表点对的类进行合并，引入参数收缩因子以控制类的形状。仿真实验结果表明，在4个合成数据集上C-DP算法比DP算法聚类效果更好；在真实数据集上的Rand Index指标对比表明，在数据集S1上，C-DP算法比DP算法性能提高了2.32%，在数据集4k2_far上，C-DP算法比DP算法性能提高了1.13%。由此可见，C-DP算法在单个类簇中包含多密度峰值的数据集中能提高聚类的准确性。     

基于簇间相似度判定的自适应K均值算法

针对传统K-均值聚类算法需要事先确定聚类数,以及对初始质心的选择具有敏感性,从而容易陷入局部极值点的缺陷,定义了簇间相似度度量对传统K-均值聚类进行改进.新算法可以在事先不确定K值的情况下,根据欧氏距离选取初始质心并按照K均值算法聚类,然后过滤噪声样本并确定簇半径,计算簇间相似度并合并相似簇确定数据集的类别数并得到较优的聚类结果.通过在UCI数据集的实验结果表明,新算法能准确确定类别数并有高于传统K均值算法聚类精度.     

考虑边界样本邻域归属信息的粗糙K-means增量聚类算法

在原有数据聚类结果的基础上,如何对新增数据进行归属度量分析是提高增量式聚类质量的关键,现有增量式聚类算法更多地是考虑新增数据的位置分布,忽略其邻域数据点的归属信息.在粗糙K-means聚类算法的基础上,针对边界区域新增数据点的不确定性信息处理,提出一种基于邻域归属信息的粗糙K-means增量式聚类算法.该算法综合考虑边界区域新增数据样本的位置分布及其邻域数据点的类簇归属信息,使得新增数据点与各类簇的归属度量更为合理;此外,在增量式聚类过程中,根据新增数据点所导致的类簇结构的变化,对类簇进行相应的合并或分裂操作,使类簇划分可以自适应调整.在人工数据集和UCI标准数据集上的对比实验结果验证了算法的有效性.     

基于距离度量学习的集成谱聚类

无监督学习聚类算法的性能依赖于用户在输入数据集上指定的距离度量,该距离度量直接影响数据样本之间的相似性计算,因此,不同的距离度量往往对数据集的聚类结果具有重要的影响。针对谱聚类算法中距离度量的选取问题,提出一种基于边信息距离度量学习的谱聚类算法。该算法利用数据集本身蕴涵的边信息,即在数据集中抽样产生的若干数据样本之间是否具有相似性的信息,进行距离度量学习,将学习所得的距离度量准则应用于谱聚类算法的相似度计算函数,并据此构造相似度矩阵。通过在UCI标准数据集上的实验进行分析,结果表明,与标准谱聚类算法相比,该算法的预测精度得到明显提高。     

融合单纯形映射与熵加权的聚类方法

由于分类型和数值型属性特性的差异,设计混合类型数据聚类算法时通常需要对两种类型属性区别对待,增加了聚类算法的设计与实现难度。另外,不同属性所包含的信息量存在差异,但现有算法通常平等对待各个属性。提出了一种融合单纯形映射与信息熵加权的混合类型数据聚类算法。基于单纯形理论将分类型属性映射为高维数值属性向量,应用信息熵理论为各属性分配权重建立相似性度量公式,将该度量方法应用于K-Means算法框架得到聚类算法。在6个UCI的混合数据集上的实验表明,提出的聚类算法优于传统映射聚类算法和K-Prototype算法,在准确度上分别提高了2.70％和18.33％。     

基于改进CURE聚类算法的网络用户异常行为识别方法

由于传统异常行为识别方法无法对随时变化的异常行为实现精准识别，因此对CURE聚类算法作出改进，针对网络用户异常行为提出了一种新的识别方法。通过改进CURE聚类算法将用户的上网行为分为正常行为簇和异常行为簇，标记正常行为簇，并利用超矩形建模方式识别数据，分析正常行为簇在每个维度上的正常值域，判断其是否包含在所建立的超矩形内。如果在判定用户行为为正常，反之判断其为异常行为。仿真实验选取了学生上网行为数据，分四个时间段注入异常行为数据，结果表明，所提方法识别结果与设定情况一致，没有出现误识别或不识别现象，改进CURE聚类算法的网络用户异常行为识别精度较高，而且具有超高的效率。     

基于密度峰值的混合型数据聚类算法设计

针对k-prototypes算法无法自动识别簇数以及无法发现任意形状的簇的问题,提出一种针对混合型数据的新方法：寻找密度峰值的聚类算法。首先,把CFSFDP（Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks）聚类算法扩展到混合型数据集,定义混合型数据对象之间的距离后利用CFSFDP算法确定出簇中心,这样也就自动确定了簇的个数,然后其余的点按照密度从大到小的顺序进行分配。其次,研究了该算法中阈值（截断距离）及权值的选取问题：对于密度公式中的阈值,通过计算数据场中的势熵来自动提取;对于距离公式中的权值,利用度量数值型数据集和分类型数据集聚类趋势的统计量来定义。最后通过在三个实际混合型数据集上的测试发现：与传统k-prototypes算法相比,寻找密度峰值的聚类算法能有效提高聚类的精度。     

高维分类型数据加权子空间聚类算法

子空间聚类是高维数据聚类的一种有效手段,子空间聚类的原理就是在最大限度地保留原始数据信息的同时用尽可能小的子空间对数据聚类。在研究了现有的子空间聚类的基础上,引入了一种新的子空间的搜索方式,它结合簇类大小和信息熵计算子空间维的权重,进一步用子空间的特征向量计算簇类的相似度。该算法采用类似层次聚类中凝聚层次聚类的思想进行聚类,克服了单用信息熵或传统相似度的缺点。通过在Zoo、Votes、Soybean三个典型分类型数据集上进行测试发现：与其他算法相比,该算法不仅提高了聚类精度,而且具有很高的稳定性。     

基于簇内不平衡度量的粗糙??-means 聚类算法

粗糙??-means 聚类算法是一种有效的处理聚类边界模糊问题的算法, 但大多数算法对簇的下近似集和边界 中的对象使用统一的权值, 忽略了簇内对象之间的差异性. 针对这一问题提出一种新的改进算法, 通过对簇内的每个 对象加入簇内不平衡度量, 以区分不同对象对簇的贡献程度, 使得聚类结果簇内更紧凑、簇间更疏远. 不同数据集的 仿真实验结果表明, 所提出算法可以有效提高聚类结果的精度.

     

基于熵特征优选分组聚类的相似重复记录检测

针对目前相似重复记录检测方法不能有效处理大数据量的问题,提出一种基于熵的特征优选分组聚类的算法.该方法通过构造一个基于对象间相似度的熵度量,对原始数据集中各属性进行重要性评估,筛选出关键属性集,并依据关键属性将数据划分为不相交的小数据集,在各小数据集中用DBSCAN聚类算法进行相似重复记录的检测.理论分析和实验结果表明...     

基于CURE聚类算法改进的原型选择算法

针对传统K近邻分类器在大规模数据集中存在时间和空间复杂度过高的问题,可采取原型选择的方法进行处理,即从原始数据集中挑选出代表原型（样例）进行K近邻分类而不降低其分类准确率.本文在CURE聚类算法的基础上,针对CURE的噪声点不易确定及代表点分散性差的特点,利用共享邻居密度度量给出了一种去噪方法和使用最大最小距离选取代表点进行改进,从而提出了一种新的原型选择算法PSCURE （improved prototype selection algorithm based on CURE algorithm）.基于UCI数据集进行实验,结果表明：提出的PSCURE原型选择算法与相关原型算法相比,不仅能筛选出较少的原型,而且可获得较高的分类准确率.     

基于DTW 距离的探地雷达数据可视化

提出一种基于动态时间弯曲算法距离度量的探地雷达数据可视化方法,利用动态 时间弯曲算法在时间轴方向上伸缩的优越性,结合可指定类数的聚类算法对探地雷达数据进行 聚类和可视化分析。可用于实测的探地雷达数据集,实验结果表明,相对于传统的聚类算法, 本文算法能得到更好的聚类结果。     

On cluster tree for nested and multi-density data clustering

Clustering is one of the important data mining tasks. Nested clusters or clusters of multi-density are very prevalent in data sets. In this paper, we develop a hierarchical clustering approach—a cluster tree to determine such cluster structure and understand hidden information present in data sets of nested clusters or clusters of multi-density. We embed the agglomerative k-means algorithm in the generation of cluster tree to detect such clusters. Experimental results on both synthetic data sets and real data sets are presented to illustrate the effectiveness of the proposed method. Compared with some existing clustering algorithms (DBSCAN, X-means, BIRCH, CURE, NBC, OPTICS, Neural Gas, Tree-SOM, EnDBSAN and LDBSCAN), our proposed cluster tree approach performs better than these methods.     

类中心极大的多视角极大熵聚类算法

在数据稀少、数据维度高、多视角聚类任务的情况下,传统极大熵聚类算法会因类中心趋于一致,从而导致聚类失败。为解决此类问题,在传统极大熵聚类算法的基础上,引入类中心惩罚机制,融合权重矩阵实现多视角划分融合,构建出类中心极大的多视角极大熵聚类算法。该算法通过调整每个视角上的权重来体现某个视角的重要性,并通过类中心极大惩罚项解决了多视角聚类任务下,因数据稀少、数据维度高导致每个视角上的类中心趋于一致的问题。通过大量实验进一步证明,该算法在处理高维度、数据稀少、存在干扰数据和多视角的数据集时,其聚类效果明显优于传统的聚类算法。     

一种基于划分的层次聚类算法

CURE算法是针对大规模数据聚类算法的典型代表。提出了一种新的算法K－CURE,该方法基于划分思想对CURE算法作了改进,同时给出了在聚类中剔除孤立点的时机选择方法。测试表明,改进后的算法效率明显高于原算法,且聚类效果良好。     

增量式CURE聚类算法研究

聚类是一种非常有用的数据挖掘方法 ,可用于发现隐藏在数据背后的分组和数据分布信息 .目前已经提出了许多聚类算法及其变种 ,但在增量式聚类算法研究方面所作的工作较少 .当数据集因更新而发生变化时 ,数据挖掘的结果也应该进行相应的更新 .由于数据量大 ,在更新后的数据集上重新执行聚类算法以更新挖掘结果显然比较低效 ,因此亟待研究增量式聚类算法 .通过对 CURE聚类算法的改进 ,提出了一种高效的增量式 CU RE聚类算法 .它能够很好的解决传统聚类算法在伸缩性、数据定期更新时所面临的问题 .实验结果显示本算法是一种有效的增量式聚类算法     

基于耦合度量的多尺度聚类挖掘方法

为了能够更好地对非独立同分布的多尺度分类型数据集进行研究,基于无监督耦合度量相似性方法,提出针对非独立同分布的分类属性型数据集的多尺度聚类挖掘算法。首先,对基准尺度数据集进行基于耦合度量的基准尺度聚类;其次,提出基于单链的尺度上推和基于Lanczos核的尺度下推尺度转换算法;最后,利用公用数据集以及H省真实数据集进行实验验证。将耦合度量相似性（Couple metric similarity, CMS）、逆发生频率（Inverse occurrence frequency, IOF）、汉明距离（Hamming distance, HM）等方法与谱聚类结合作为对比算法,结果表明,尺度上推算法与对比算法相比,NMI值平均提高13.1%,MSE值平均减小0.827,F-score值平均提高12.8%;尺度下推算法NMI值平均提高19.2%,MSE值平均减小0.028,F-score值平均提高15.5%。实验结果表明,所提出的算法具有有效性和可行性。     

Determining the number of clusters using information entropy for mixed data

In cluster analysis, one of the most challenging and difficult problems is the determination of the number of clusters in a data set, which is a basic input parameter for most clustering algorithms. To solve this problem, many algorithms have been proposed for either numerical or categorical data sets. However, these algorithms are not very effective for a mixed data set containing both numerical attributes and categorical attributes. To overcome this deficiency, a generalized mechanism is presented in this paper by integrating Rényi entropy and complement entropy together. The mechanism is able to uniformly characterize within-cluster entropy and between-cluster entropy and to identify the worst cluster in a mixed data set. In order to evaluate the clustering results for mixed data, an effective cluster validity index is also defined in this paper. Furthermore, by introducing a new dissimilarity measure into the k-prototypes algorithm, we develop an algorithm to determine the number of clusters in a mixed data set. The performance of the algorithm has been studied on several synthetic and real world data sets. The comparisons with other clustering algorithms show that the proposed algorithm is more effective in detecting the optimal number of clusters and generates better clustering results.     

Multi-objective genetic algorithms based automated clustering for fuzzy association rules mining

Researchers realized the importance of integrating fuzziness into association rules mining in databases with binary and quantitative attributes. However, most of the earlier algorithms proposed for fuzzy association rules mining either assume that fuzzy sets are given or employ a clustering algorithm, like CURE, to decide on fuzzy sets; for both cases the number of fuzzy sets is pre-specified. In this paper, we propose an automated method to decide on the number of fuzzy sets and for the autonomous mining of both fuzzy sets and fuzzy association rules. We achieve this by developing an automated clustering method based on multi-objective Genetic Algorithms (GA); the aim of the proposed approach is to automatically cluster values of a quantitative attribute in order to obtain large number of large itemsets in less time. We compare the proposed multi-objective GA based approach with two other approaches, namely: 1) CURE-based approach, which is known as one of the most efficient clustering algorithms; 2) Chien et al. clustering approach, which is an automatic interval partition method based on variation of density. Experimental results on 100 K transactions extracted from the adult data of USA census in year 2000 showed that the proposed automated clustering method exhibits good performance over both CURE-based approach and Chien et al.’s work in terms of runtime, number of large itemsets and number of association rules.