基于流形结构的多聚类中心近邻传播聚类算法

多聚类中心近邻传播聚类算法（MEAP）,在处理任意形状具有流形分布结构的数据时,往往得不到理想的聚类结果。为此,基于流形学习的思想,设计了一种全新的相似性度量,该相似性度量能够扩大位于同一流形中数据点间的相似性,同时缩小处于不同流形上数据点间的相似性,从而使得相似性矩阵能够准确地反映数据集内在的流形分布结构。将该相似性度量与MEAP相结合,提出基于流形结构的多聚类中心近邻传播聚类算法MS-MEAP（Manifold Structure based Multi-Exemplar Affinity Propagation）,从而有效地拓展了算法处理任意形状具有流形分布结构数据集的能力,同时提高了算法的运行效率。在人工数据集与USPS手写体数据集上进行了实验,仿真实验结果及算法有效性分析证明,MS-MEAP算法相比于原算法在处理任意形状具有流形分布结构的数据时,具有更好的聚类性能。     

基于类轮廓层次聚类方法的研究

传统的聚类算法在考虑类与类之间的连通性特征和近似性特征上往往顾此失彼。首先给出类边界点和类轮廓的基本定义以及寻求方法,然后基于类间连通性特征和近似性特征的综合考虑,拟定一些类间相似性度量标准和方法,最后提出一种基于类轮廓的层次聚类算法。该算法能够有效处理任意形状的簇,且能够区分孤立点和噪声数据。通过对图像数据集和Iris标准数据集的聚类分析,验证了该算法的可行性和有效性。     

基于多项式核的结构化有向树数据聚类算法

各个点在数据内部的组织结构中自然地扮演着3种不同的结构性角色,分别是毂、质心和野值.在基于邻域的聚类算法中,邻域密度因子能够识别分离数据集中的毂、质心和野值.但是,邻域密度因子对有噪声和重叠的数据往往失效.为了解决该问题,引入了基于多项式核的邻域密度因子,并在有向树框架下,提出了一种结构化的数据聚类算法,其计算复杂度线性于输入数据的大小.对带有噪声和重叠的数据集,该算法能够找到所有显著的、任意形状的不均衡聚类.在人工和真实数据集上的实验结果都证实了该算法的有效性和快速性.     

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。     

一种基于共享近邻亲和度的聚类算法

为解决密度聚类算法在处理高维和多密度数据集时聚类结果不精确的问题,提出一种基于共享近邻亲和度（SNNA）的聚类算法。该算法引入[k]近邻和共享近邻,定义共享近邻亲和度作为对象的局部密度度量。算法首先根据亲和度来提取核心点,然后利用广度优先搜索算法对核心点进行聚类,最后对非核心点进行指派即完成整个数据集的聚类。实验结果表明,该算法能够发现任意形状、大小、密度的聚类;与同类算法相比,SNNA算法在处理高维数据时具有较高的聚类准确率。     

.基于网格梯度的多密度聚类算法*

大多数现有的聚类算法都致力于发现任意形状、任意大小的类,但很难有效处理多密度的数据集。提出的算法利用网格聚类速度快的特点,先通过高斯平滑去除噪声,再采用网格梯度的思想找出隐藏在多密度数据集中的簇。算法在人工数据集上进行了实验,结果表明该算法能有效地去除噪声,发现多密度的簇,具有较好的聚类效果。     

基于密度梯度的滑动窗口数据流任意形状聚类

数据流为连续快速到达的数据序列,数据量大且时变性较强,对其聚类时不能准确获得聚类细节,无法高效处理演化数据流.因此,提出基于密度梯度的滑动窗口数据流任意形状聚类方法.结合数据流特征,确定数据处理时需要满足实时性、准确性等要求;根据不确定指数与不确定度分析聚类时必须处理的问题,定义核心密度单元与候选密度单元;通过点邻域、...     

结构复杂数据的半监督聚类

基于成对限制,提出一种半监督聚类算法（ＳＣＣＤ）,它能够处理存在多种密度结构复杂的数据且识别任意形状的簇．利用成对限制反映的多密度分布信息计算基于密度的聚类算法（ＤＢＳＣＡＮ）的邻域半径参数Ｅｐｓ,并利用不同参数的ＤＢＳＣＡＮ 算法处理复杂形状且密度变化的数据集．实验结果表明,ＳＣＣＤ 算法能在噪声环境下发现任意形状且多密度的簇,性能优于已有同类算法．     

基于距离和密度的多阶段聚类

随着聚类技术的发展．对不同密度的数据集的聚类需求也越来越迫切。为了解决不同密度数据集的聚类问题,提出一种基于距离和密度的多阶段聚类算法MCDD。该算法主要采用多阶段密度处理技术提取不同密度的聚类,同时使用密度因子提高聚类的精度．最后通过使用距离阈值的方法去除孤立点和噪声数据。实验表明,该算法在扩展性方面表现良好．对任意形状和大小的聚类都可以很好地处理,并能够很好地识别出孤立点或噪声,在处理多密度聚类方面有很好的精度。     

自然邻居密度极值聚类算法

针对密度峰值聚类算法存在数据集密度差异较大时,低密度区域聚类中心难以检测和参数敏感的问题,提出了一种新型密度极值算法。引入自然邻居概念寻找数据对象自然近邻,定义椭圆模型计算自然稳定状态下数据局部密度;计算数据对象余弦相似性值,用余弦相似性值来更新数据对象连通值,采用连通值划分高低密度区域和离群点;构造密度极值函数找到高低密度不同区域聚类中心点;将不同区域非聚类中心点归并到离其最近的聚类中心所在簇中。通过在合成数据集和UCI公共数据集实验分析：该算法比其他对比算法在处理密度分布差异较大数据集上取得了更好的结果。     

基于共享最近邻的密度自适应邻域谱聚类算法

在谱聚类算法没有先验信息的情况下,对于具有复杂形状和不同密度变化的数据集很难构建合适的相似图,且基于欧氏距离的高斯核函数的相似性度量忽略了全局一致性。针对该问题,提出一种基于共享最近邻的密度自适应邻域谱聚类算法（SC-DANSN）。通过一种无参数的密度自适应邻域构建方法构建无向图,将共享最近邻作为衡量样本之间的相似性度量进而消除参数对构建相似图的影响,体现全局和局部的一致性。实验结果表明,SC-DANSN算法相比K-means算法和基于K最近邻的谱聚类算法（SC-KNN）具有更高的聚类精度,同时相比SC-KNN算法对参数的选取敏感性更低。     

基于EK-medoids聚类和邻域距离的特征选择方法

针对传统聚类算法中只注重数据间的距离关系,而忽视数据全局性分布结构的问题,提出一种基于EK-medoids聚类和邻域距离的特征选择方法。首先,用稀疏重构的方法计算数据样本之间的有效距离,构建基于有效距离的相似性矩阵;然后,将相似性矩阵应用到K-medoids聚类算法中,获取新的聚类中心,进而提出EK-medoids聚类算法,可有效对原始数据集进行聚类;最后,根据划分结果所构成簇的邻域距离给出确定数据集中的属性重要度定义,应用启发式搜索方法设计一种EK-medoids聚类和邻域距离的特征选择算法,降低了聚类算法的时间复杂度。实验结果表明,该算法不仅有效地提高了聚类结果的精度,而且也可选择出分类精度较高的特征子集。     

一种基于共享近邻的密度峰值聚类算法

基于加权K近邻的密度峰值发现算法(FKNN-DPC)是一种简单、高效的聚类算法,能够自动发现簇中心,并采用加权K近邻的思想快速、准确地完成对非簇中心样本的分配,在各种规模、任意维度、任意形状的数据集上都能得到高质量的聚类结果,但其样本分配策略中的权重仅考虑了样本间的欧氏距离。文中提出了一种基于共享近邻的相似度度量方式,并以此相似度改进样本分配策略,使得样本的分配更符合真实的簇归属情况,从而提高聚类质量。在UCI真实数据集上进行实验,并将所提算法与K-means,DBSCAN,AP,DPC,FKNN-DPC等算法进行对比,验证了其有效性。     

自适应局部核的最优邻域多核聚类

由于传统的多核聚类算法忽略了局部密度和过度限制学习最优核的表示能力,提出了 一种自适应局部核的最优邻域多核聚类算法.首先通过选择不同数目的邻域构造自适应局部核,邻域之间的相似度由一个预定义的阈值下界进行度量.然后将构造的自适应局部核应用于多核聚类模型,同时放宽了最优核的刚性约束.最后在6个具基准数据集上验证了提出聚类算...     

一种去除聚类数量和邻域参数设置的自适应聚类算法

传统聚类方法往往无法避免邻域参数和聚类数量的选择问题,而这些参数在不同形状的数据中的最优选择也不尽相同,需要根据大量先验知识确定合适的参数选择范围.针对上述参数选择问题,提出了一种基于自然邻居思想的边界剥离聚类算法NaN-BP,能够在无需设置邻域参数和聚类数量的情况下得到令人满意的聚类结果.算法核心思想是首先根据数据集的分布特征,自适应迭代至对数稳定状态并获取邻域信息,并根据该邻域信息进行边界点的标记与剥离,最终以核心点为数据簇中心进行聚类.在不同规模不同分布的数据集上进行了广泛的对比实验,实验结果表明了NaN-BP的自适应性和有效性,取得了令人满意的实验结果.     

基于空间邻近的点目标聚类方法

空间聚类是空间数据挖掘和知识发现领域的主要研究方向之一,但点目标空间分布密度的不均匀、分布形状的多样化,以及"多桥"链接问题的存在,使得基于距离和密度的聚类算法不能高效且有效地识别聚集性高的点目标。提出了基于空间邻近的点目标聚类方法,通过Voronoi建模识别点目标间的空间邻近关系,并以Voronoi势力范围来定义相似度准则,最终构建树结构以实现点目标的聚集模式识别。实验将所提算法与K-means、具有噪声的基于密度的聚类(DBSCAN)算法进行比较分析,结果表明算法能够发现密度不均且任意形状分布的点目标集群,同时准确划分"桥"链接的簇,适用于空间点目标异质分布下的聚集模式识别。     

基于密度的混合属性数据流聚类算法

数据流聚类分析是当前数据挖掘研究的热点问题,为了克服数据流聚类框架CluStream算法不能处理混合属性数据流的缺陷,提出了基于密度的混合属性数据流聚类算法MCStream.在微聚类中使用面向维度的距离来度量对象之间的相似度,在宏聚类中使用改进的密度聚类算法M-DBSCAN对微簇进行聚类.实验结果表明,MCStream算法能快速有效地处理混合属性数据流聚类问题.     

基于自然最近邻的密度峰值聚类算法

针对密度峰值聚类算法(Density Peaks Clustering,DPC)需要人为指定截断距离d c,以及局部密度定义简单和一步分配策略导致算法在复杂数据集上表现不佳的问题,提出了一种基于自然最近邻的密度峰值聚类算法(Density Peaks Clustering based on Natural Nearest Neighbor,NNN-DPC)。该算法无需指定任何参数,是一种非参数的聚类方法。该算法首先根据自然最近邻的定义,给出新的局部密度计算方法来描述数据的分布,揭示内在的联系;然后设计了两步分配策略来进行样本点的划分。最后定义了簇间相似度并提出了新的簇合并规则进行簇的合并,从而得到最终聚类结果。实验结果表明,在无需参数的情况下,NNN-DPC算法在各类数据集上都有优秀的泛化能力,对于流形数据或簇间密度差异大的数据能更加准确地识别聚类数目和分配样本点。与DPC、FKNN-DPC(Fuzzy Weighted K-nearest Density Peak Clustering)以及其他3种经典聚类算法的性能指标相比,NNN-DPC算法更具优势。     

并行聚类算法的设计与研究

在处理海量数据集时,由于单台计算机的处理能力有限,利用传统的聚类算法难以在有效的时间内获得聚类结果。在基于密度和自适应密度可达聚类算法的基础上,提出一种并行聚类算法。理论和实验结果证明该算法具有接近线性的加速比,能够有效地处理大规模的数据集。