基于教与学优化改进的近邻传播聚类算法

针对近邻传播聚类（AP）中偏向参数和阻尼因子设定导致聚类效果有一定局限性的问题,提出了一种基于教与学优化算法（TLBO）的近邻传播聚类.首先确定偏向参数p的搜索空间,然后使用教与学优化算法在搜索空间中寻找最优参数值,同时在聚类过程中自适应调整阻尼因子防止发生震荡,从而提高AP算法的聚类质量.实验表明,该算法能有效的解决偏向参数和阻尼因子对聚类结果造成的局限性,提高了聚类的轮廓系数,并降低了聚类错误率.     

基于改进仿射传播聚类的文本自适应模糊聚类

仿射传播聚类有与FCM、K-均值聚类方法等效的聚类功能、并且不需要事先确定初始聚类中心.但它也有一个缺陷就是有时在聚类过程中聚类的数目会出现摇摆,最终影响聚类结果.针对此提出了动态调整阻尼系数以消除摇摆及当调整方法失效时自动跳出摇摆等技术,成功改进了仿射传播聚类算法.并把改进后的仿射传播聚类应用于自适应文本模糊聚类中,取得了较好的聚类效果.     

基于仿射传播聚类的自适应手写字符识别

对于手写字符识别过程中相似字符较多且相同字符存在大量不规则书写变形的问题,提出一种改进的仿射传播聚类算法加入手写字符识别过程中。该算法基于原始仿射传播(AP)聚类算法,将其与聚类评判函数Silhouette结合,通过AP算法迭代过程自适应地改变偏向参数以调整类别数,并且结合每次聚类质量得到最优聚类结果。基于手写汉字识别的实验结果表明,加入了原始AP算法的识别率比传统识别过程得到的识别率总体提高1.52%,而加入改进AP算法的识别率又比加入原始AP算法的识别率总体提高了1.28%。该实验结果验证了加入聚类算法于手写字符识别过程的有效性,而改进AP算法相比原始AP算法在收敛性和聚类质量上都有一定的提高。     

半监督的仿射传播聚类

仿射传播聚类算法快速、有效，可以解决大数据集的聚类问题，但当数据的聚类结构比较松散时，聚类准确性不高。该文提出了半监督的仿射传播聚类算法，在迭代过程中嵌入了有效性指标以监督和引导算法向最优聚类结果的方向运行。实验结果表明，该方法对于聚类结构比较紧密和松散的数据集，均可以给出较为准确的聚类结果。     

指定类数下仿射传播聚类的快速算法①

针对Science杂志上提出的仿射传播（Affinity propagation）聚类产生指定类数的聚类结果时效率较低的问题,提出了基于多网格策略的快速算法。该算法采用多网格搜索策略来减少调用仿射传播算法的次数,改进偏向参数的上界以缩小搜索范围。新方法大幅度地提高了仿射传播聚类在指定类数下的速度性能。实验结果表明新方法十分有效,在运行时间上比现有方法减少了22％-90％。     

指定类数下仿射传播聚类的快速算法①

针对Science杂志上提出的仿射传播（Affinity propagation）聚类产生指定类数的聚类结果时效率较低的问题,提出了基于多网格策略的快速算法。该算法采用多网格搜索策略来减少调用仿射传播算法的次数,改进偏向参数的上界以缩小搜索范围。新方法大幅度地提高了仿射传播聚类在指定类数下的速度性能。实验结果表明新方法十分有效,在运行时间上比现有方法减少了22%－90%。     

GPU加速的自适应仿射传播聚类方法

自适应仿射传播聚类作为一种新兴的聚类算法,不需要指定初始类心以及类数,对解决聚类中类数不确定性问题非常有效.然而,自适应仿射传播聚类存在时间消耗过大的问题,当样本数量较大时运行速度缓慢.为了提高自适应仿射传播聚类的运行速度,基于NVIDIA公司的统一计算设备架构（Compute Unified Device Architecture,CUDA）和Matlab并行工具箱,提出了一种自适应仿射传播聚类的并行化方法.实验结果表明,基于GPU并行化的自适应仿射传播聚类在运行速度上有了明显提高,与该算法的串行执行方式相比,运行速度提升2倍以上,并且随着样本数量的增长,加速性能越来越好.     

基于核自适应的近邻传播聚类算法

近邻传播聚类(AP)方法是近年来出现的一种广受关注的聚类方法,在处理多类、大规模数据集时,能够在较短的时间得到较理想的结果,因此与传统方法相比具有很大的优势。但是对于一些聚类结构复杂的数据集,往往不能得到很好的聚类结果。通过分析数据的聚类特性,设计了一种可以根据数据结构自动调整参数的核函数,数据集在其映射得到的核空间中线性可分或几乎线性可分,对该核空间中的数据集进行近邻传播聚类,有效提高了AP聚类的精确度和速度。算法有效性分析以及仿真实验验证了所提算法在处理大规模复杂结构数据集上的性能优于原始AP算法。     

基于时间序列的AP-NN混合模型聚类

仿射传播算法是一种快速有效的聚类方法,但其聚类结果的不稳定性影响了聚类性能。对此,提出基于近邻的仿射传播算法(AP-NN),通过仿射传播算法产生初始簇,并从中选择代表簇对非代表簇的样本进行近邻聚类。在时间序列数据集上的实验结果表明,AP-NN模型算法能够产生较好的聚类结果,适用于聚类分析。     

基于仿射传播聚类的自适应关键帧提取

关键帧提取技术,是基于内容的视频检索的一个重要组成部分。为了能从不同类型的视频里有效地提取关键帧,提出了基于仿射传播聚类的自适应关键帧提取算法。首先通过图像的颜色特征获取视频镜头的相似性矩阵,然后通过仿射传播聚类自适应地提取视频关键帧。该算法从视频的本身信息分布出发,自适应地搜索出视频最优关键帧,且运算速度快。实验表明,该算法能有效地提取出视频最优关键帧,且算法快速稳健。     

自适应密度峰值聚类算法

密度峰值聚类(DPC)算法是一种新型的聚类算法，具有调节参数少、无需迭代求解、能够发现非球形簇等优点；但也存在截断距离无法自动调节、聚类中心需要人工指定等缺点。针对上述问题，提出了一种自适应DPC(ADPC)算法，实现了基于基尼系数的自适应截断距离调节，并建立了一种聚类中心的自动获取策略。首先，综合考虑局部密度和相对距离两种因素以重新定义簇中心权值计算公式；然后，基于基尼系数建立自适应截断距离调节方法；最后，根据决策图和簇中心权值排序图提出自动选取聚类中心的策略。仿真实验结果表明，ADPC算法可以根据问题特征来自动调节截断距离并自动获取聚类中心点，而且在测试数据集上取得了比几种常用的聚类算法和DPC改进算法更好的结果。     

基于消息传递的谱聚类算法

谱聚类将数据聚类问题转化成图划分问题,通过寻找最优的子图,对数据点进行聚类。谱聚类的关键是构造合适的相似矩阵,将数据集的内在结构真实地描述出来。针对传统的谱聚类算法采用高斯核函数来构造相似矩阵时对尺度参数的选择很敏感,而且在聚类阶段需要随机确定初始的聚类中心,聚类性能也不稳定等问题,本文提出了基于消息传递的谱聚类算法。该算法采用密度自适应的相似性度量方法,可以更好地描述数据点之间的关系,然后利用近邻传播（Affinity propagation,AP）聚类中“消息传递”机制获得高质量的聚类中心,提高了谱聚类算法的性能。实验表明,新算法可以有效地处理多尺度数据集的聚类问题,其聚类性能非常稳定,聚类质量也优于传统的谱聚类算法和k-means算法。     

改进的蚂蚁聚类入侵检测方法

在现有的自适应蚂蚁聚类算法中,自适应参数的调整往往凭经验取值,从而影响聚类质量。针对该问题,提出一种利用快速模拟退火算法实现蚂蚁聚类自适应参数动态调整的改进方法。基于该算法构建的入侵检测系统无需预先指定簇的数目,也不要求满足正常行为的数目远大于入侵行为的数目等条件。对KDD CUP1999数据集的仿真实验结果表明,该算法可以得到较理想的聚类,对未知入侵有较好的检测效果。     

基于聚类集成的蚁群算法求解大规模TSP问题

ACA（Ant Colony Algorithm）是一种可以有效求解组合优化的TSP（Travelling Salesman Problem）问题的方法。然而,当TSP问题的规模较大时,该算法的求解性能将会明显减弱。本文针对大规模TSP问题提出一种基于聚类集成的蚁群算法IAPACA（Improved AP Ant Colony Algorithm）的求解方法。利用AP（Affinity Propagation）聚类对大规模旅行商问题进行处理,将大规模旅行商问题分为若干子问题,并对每个子问题用蚁群算法进行寻优。然后用改进的集成方案对子问题进行组合,得到问题的结果。最后进行TSPLIB标准库测试算例的实验仿真,实验结果表明,基于聚类集成的蚁群算法具有更好的求解效果。     

一种基于哈夫曼判定的蛋白质分类方法

已有的仿射传播聚类算法不能很好地反映复杂蛋白质序列本身的聚类结构。为此,提出一种基于哈夫曼判定的蛋白质分类方法。在计算广义置换式匹配相似度的基础上,使用已有的自适应仿射传播算法聚类蛋白质序列。采用哈夫曼编码方法,通过限制平均码长使聚类结果能反映蛋白质序列家族的聚类结构。在蛋白质同源聚类数据库和蛋白质结构分类数据库的6个数据集上进行实验,结果表明,该方法与adAP、谱聚类、SMS和TribeMCL方法相比,不仅能获得更接近于数据集家族的聚类数目及更紧凑的聚类结构,而且F—measure指标平均估值分别高出19．67％、8．7％、9．5％和43．51％。     

基于自适应蚁群聚类的入侵检测

针对蚁群聚类算法在聚类结果中出现部分数据划分不够准确的问题,提出一种基于信息熵调整的自适应混沌蚁群聚类改进算法。该算法通过优化过程中种群的信息熵来衡量演化的程度,自适应地调整信息素更新策略。每一次迭代结束时,使用混沌搜索算子在当前全局最优解附近搜索更好的解。而随着算法的进行,混沌算子搜索范围逐渐缩小,这样混沌算子在蚁群搜索的初期起到防止陷入局部最优的作用,在蚁群搜索后期起到提高搜索精度的作用,从而得到更好的聚类结果。使用KDD Cup 1999入侵检测数据集所作的仿真实验结果表明,聚类效果改进明显,并能有效提高入侵检测的检测率、降低误检率。     

一种融合免疫接种机制的改进鱼群聚类算法

传统的K-均值聚类方法,在聚类过程中过度依赖初始聚类中心的选择,同时由于全局搜索能力的不足,很难得到精确的聚类中心。鱼群算法在解决优化问题中表现出良好的并行性和全局搜索特性,但由于人为设置参数的影响可能会陷入局部最优。针对聚类问题的特征,将鱼群算法运用到聚类问题中,在使用自适应步长的鱼群算法的基础上,进一步融合免疫接种机制,加强算法对精确解的搜索性能,通过UCI数据集上的实验分析和比较,表明算法具有更好的有效性和稳定性。     

基于模糊c-means与自适应粒子群优化的模糊聚类算法

已有的粒子群模糊聚类算法需要设置粒子群参数并且收敛速度较慢,对此提出一种基于改进粒子群与模糊c-means的模糊聚类算法。首先,使用模糊c-means算法生成一组起始解,提高粒子群演化的方向性;然后,使用改进的自适应粒子群优化方法对数据进行训练与优化,训练过程中自适应地调节粒子群参数;最终,采用模糊c-means算法进行模糊聚类过程。对比实验结果表明,所提方法大幅度提高了计算速度,并获得了较高的聚类性能。     

基于混合蛙跳与阴影集优化的粗糙模糊聚类算法

针对粗糙模糊聚类算法对初值敏感、易陷入局部最优和聚类性能依赖阈值选择等问题, 提出一种混合蛙跳与阴影集优化的粗糙模糊聚类算法(SFLA-SRFCM). 通过设置自适应调节因子, 以增加混合蛙跳算法的局部搜索能力; 利用类簇上、下近似集的模糊类内紧密度和模糊类间分离度构造新的适应度函数; 采用阴影集自适应获取类簇阈值. 实验结果表明, SFLA-SRFCM 算法是有效的, 并且具有更好的聚类精度和有效性指标.