高维Turnstile型数据流聚类算法

现有数据流聚类算法只能处理Time Series和Cash Register型数据流，并且应用于高维数据流时其精度不甚理想。提出针对高维Turnstile型数据流的子空间聚类算法HT-Stream，算法对数据空间进行网格划分，在线动态维护网格单元信息，采用倾斜时间窗口存储统计信息，根据用户指定时间跨度离线输出聚类结果。基于真实数据集与仿真数据集的实验表明，算法具有良好的适用性和有效性。     

一种基于区域划分的数据流子空间聚类方法

数据流子空间聚类的主要目的是在合理的时间段内准确找到数据流特征子空间中的聚类.现有的数据流子空间聚类算法受参数影响较大,通常要求预先给出聚类数目或特征子空间,且聚类结果不能及时反映数据流的变化情况.针对以上缺陷,提出一种新的数据流子空间聚类算法SC-RP,SC-RP无需预先给出聚类数目或特征子空间,对孤立点不敏感,可实现快速聚类,通过区域树结构记录数据流的变化并及时更新统计信息,进而根据数据流的变化调整聚类结果.通过在真实数据集与仿真数据集上的实验,证明了SC-RP在聚类精度和速度上优于现有的数据流子空间聚类算法,且对聚类数目及数据维度均具有良好的伸缩性.     

一种基于数据流的软子空间聚类算法

针对高维数据的聚类研究表明,样本在不同数据簇往往与某些特定的数据特征子集相对应.因此,子空间聚类技术越来越受到关注.然而,现有的软子空间聚类算法都是基于批处理技术的聚类算法,不能很好地应用于高维数据流或大规模数据的聚类研究中.为此,利用模糊可扩展聚类框架,与熵加权软子空间聚类算法相结合,提出了一种有效的熵加权流数据软子空间聚类算法——EWSSC(entropy-weighting streaming subspace clustering).该算法不仅保留了传统软子空间聚类算法的特性,而且利用了模糊可扩展聚类策略,将软子空间聚类算法应用于流数据的聚类分析中.实验结果表明,EWSSC 算法对于高维数据流可以得到与批处理软子空间聚类方法近似一致的实验结果.     

基于k均值分区的流数据高效密度聚类算法

数据流聚类是数据流挖掘研究的一个重要内容,已有的数据流聚类算法大多采用k中心点(均值)方法对数据进行聚类,不能对数据分布不规则以及高维空间数据流进行有效聚类.论文提出一种基于k均值分区的流数据密度聚类算法,先对数据流进行分区做k均值聚类生成中间聚类结果(均值参考点集),随后对这些均值参考点进行密度聚类,理论分析和实验结果表明算法可以有效解决数据分布不规则以及高维空间数据流聚类问题,算法是有效可行的.     

分布式数据流聚类算法

针对分布式数据流中数据有交叠、不完整的情况和聚类需要较低通信代价的要求,提出了密度和模型聚类思想相结合的分布式数据流聚类算法DAM-Distream。该算法利用混合高斯模型描述数据流的分布概况,可以有效压缩数据量并能较好的反映分布数据流间的交叠性。由于获得模型参数的EM算法对初值敏感,应用Hoeffding界理论和基于密度的算法对数据流进行初聚类,得到比较准确的初始参数,最后采用合并近似模型策略获得全局模型。仿真实验结果表明,DAM-Distream能有效克服EM算法的缺点,获得的模型参数性能更优,在降低系统的通信代价的同时能提高分布式环境下数据流的聚类质量。     

基于衰减窗口与剪枝维度树的实时数据流聚类*

提出一种基于衰减窗口的实时数据流聚类算法PDStream。算法首先对数据空间进行网格划分,采用改进的维度树结构维护和更新数据流的摘要信息,设计了一种周期性剪枝策略,周期性地剪去维度树中的稀疏网格,最后采用深度优先搜索算法在线处理聚类请求。基于人工数据集和真实数据集的实验表明,PDStream算法可以有效地发现数据流中任意形状的聚类,内存消耗少,具有较好的计算精度。     

多数据流的增量聚类实现与应用

针对时间序列数据流的增量聚类研究较少的现状,采用多维时态子空间聚类对数据流的增量聚类进行探究。多维时态子空间聚类是指在连续一段时间内,数据流中的值的距离小于2α,它的另一个要求是最后的聚类结果必须包含一定数量的数据流。聚类结果随时间的演变能持续增量地更新,这个更新机制采用滑动窗口的形式,把最早时刻的数据删除后,添加入新到达的数据。采用股票数据对算法进行测试与验证,实验证明,该算法效果较好。     

一种基于网格方法的高维数据流子空间聚类算法

基于对网格聚类方法的分析，结合由底向上的网格方法和自顶向下的网格方法，设计了一个能在线处理高维数据流的子空间聚类算法。通过利用由底向上网格方法对数据的压缩能力和自顶向下网格方法处理高维数据的能力，算法能基于对数据流的一次扫描，快速识别数据中位于不同子空间内的簇。理论分析以及在多个数据集上的实验表明算法具有较高的计算精度与计算效率。     

一种基于粗糙集理论的谱聚类算法

谱聚类算法利用特征向量构造简化的数据空间,在降低数据维数的同时,使得数据在子空间中的分布结构更加明显.现有谱聚类算法的聚类结果多为精确集,而真实数据集中重叠现象广泛存在.基于粗糙集理论提出了一种新的谱聚类算法,其主要思想是对谱聚类算法进行粗糙集扩展,使得聚类结果成为具有下近似和上近似定义的、类与类之间存在重叠区域的结构.实验表明,该算法与现有的谱聚类算法相比,稳定性和准确率都有一定的提高.     

基于可变加权的高维数据子空间聚类算法研究

高维数据的稀疏性和"维灾"问题使得多数传统聚类算法失去作用,因此研究高维数据集的聚类算法己成为当前的一个热点.子空间聚类算法是实现高维数据集聚类的有效方法之一.介绍并实现了基于可变加权的高维数据子空间聚类算法SCAD和EWKM,并分别对人造数据、现实数据等数据集进行测试,根据测试结果进行分析,对比两种算法的性能及适用场合.     

高维数据流聚类及其演化分析研究

基于数据流数据的聚类分析算法已成为研究的热点．提出一种基于子空间的高维数据流聚类及演化分析算法CAStream，该算法对数据空间进行网格化，采用近似的方法记录网格单元的统计信息，并将潜在密集网格单元快照以改进的金字塔时间结构进行存储，最后采用深度优先搜索方法进行聚类及其演化分析．CAStream能够有效处理高雏数据流，并能发现任意形状分布的聚类．基于真实数据集与仿真数据集的实验表明，算法具有良好的适用性和有效性．     

面向高维特征缺失数据的K最近邻插补子空间聚类算法

针对高维特征缺失数据在聚类过程中面临的因数据高维引发的维度灾难问题和数据特征缺失导致的样本间有效距离计算失效问题,提出一种面向高维特征缺失数据的K最近邻（KNN）插补子空间聚类算法KISC。首先,利用高维特征缺失数据的子空间下的近邻关系对原始空间下的特征缺失数据进行KNN插补;然后,利用多次迭代矩阵分解和KNN插补获得数据最终可靠的子空间结构,并在该子空间结构进行聚类分析。在6个图像数据集原始空间的聚类结果表明,相较于经过插补后直接进行聚类的对比算法,KISC算法聚类效果更好,说明子空间结构能够更加容易且有效地识别数据的潜在聚类结构;在6个高维数据集子空间下的聚类结果显示,KISC算法在各个数据集的聚类性能均优于对比算法,且在大多数据集上取得了最优的聚类精确度（ACC）和标准互信息（NMI）。KISC算法能够更加有效地处理高维特征缺失数据,提高算法的聚类性能。     

一种基于信息熵的子空间聚类算法

结合传统的Parzen窗方法并引入一种更加合理的历史数据丢弃策略,在此基础上,通过计算可以得到整个数据集在低维空间投影的信息熵,利用信息熵实现了一种适用于高维数据流的子空间聚类算法(PStream)。理论及实验均表明,与传统的算法相比,该算法可以在一次遍历的前提下,完成对数据流的高精度聚类,虽然其运行效率与现有的方法(如HPStream)相比差别不大,但是却明显地改善了聚类效果。     

一种改进的SUBCLU高维子空间聚类算法

SUBCLU高维子空间聚类算法在自底向上搜索最大兴趣子空间类的过程中不断迭代产生中间类,这些中间类的产生消耗了大量时间,针对这一问题,提出改进算法BDFS-SUBCLU,采用一种带回溯的深度优先搜索策略来挖掘最大兴趣子空间中的类,通过这种策略避免了中间类的产生,降低了算法的时间复杂度。同时BDFS-SUBCLU算法在子空间中对核心点增加一种约束,通过这个约束条件在一定程度上避免了聚类过程中相邻的类由于特殊的数据点合为一类的情况。在仿真数据集和真实数据集上的实验结果表明BDFS-SUBCLU算法与SUBCLU算法相比,效率和准确性均有所提高。     

基于k最相似聚类的子空间聚类算法

子空间聚类是聚类研究领域的一个重要分支和研究热点,用于解决高维聚类分析面临的数据稀疏问题。提出一种基于k最相似聚类的子空间聚类算法。该算法使用一种聚类间相似度度量方法保留k最相似聚类,在不同子空间上采用不同局部密度阈值,通过k最相似聚类确定子空间搜索方向。将处理的数据类型扩展到连续型和分类型,可以有效处理高维数据聚类问题。实验结果证明,与CLIQUE和SUBCLU相比,该算法具有更好的聚类效果。     

高维数据流的自适应子空间聚类算法

高维数据流聚类是数据挖掘领域中的研究热点。由于数据流具有数据量大、快速变化、高维性等特点,许多聚类算法不能取得较好的聚类质量。提出了高维数据流的自适应子空间聚类算法SAStream。该算法改进了HPStream中的微簇结构并定义了候选簇,只在相应的子空间内计算新来数据点到候选簇质心的距离,减少了聚类时被检查微簇的数目,将形成的微簇存储在金字塔时间框架中,使用时间衰减函数删除过期的微簇;当数据流量大时,根据监测的系统资源使用情况自动调整界限半径和簇选择因子,从而调节聚类的粒度。实验结果表明,该算法具有良好的聚类质量和快速的数据处理能力。     

An extended EM algorithm for subspace clustering

Clustering high dimensional data has become a challenge in data mining due to the curse of dimensionality. To solve this problem, subspace clustering has been defined as an extension of traditional clustering that seeks to find clusters in subspaces spanned by different combinations of dimensions within a dataset. This paper presents a new subspace clustering algorithm that calculates the local feature weights automatically in an EM-based clustering process. In the algorithm, the features are locally weighted by using a new unsupervised weighting method, as a means to minimize a proposed clustering criterion that takes into account both the average intra-clusters compactness and the average inter-clusters separation for subspace clustering. For the purposes of capturing accurate subspace information, an additional outlier detection process is presented to identify the possible local outliers of subspace clusters, and is embedded between the E-step and M-step of the algorithm. The method has been evaluated in clustering real-world gene expression data and high dimensional artificial data with outliers, and the experimental results have shown its effectiveness.     

Algorithm to determine ε-distance parameter in density based clustering

The well known clustering algorithm DBSCAN is founded on the density notion of clustering. However, the use of global density parameter ε-distance makes DBSCAN not suitable in varying density datasets. Also, guessing the value for the same is not straightforward. In this paper, we generalise this algorithm in two ways. First, adaptively determine the key input parameter ε-distance, which makes DBSCAN independent of domain knowledge satisfying the unsupervised notion of clustering. Second, the approach of deriving ε-distance based on checking the data distribution of each dimension makes the approach suitable for subspace clustering, which detects clusters enclosed in various subspaces of high dimensional data. Experimental results illustrate that our approach can efficiently find out the clusters of varying sizes, shapes as well as varying densities.