基于子空间差异的投影聚类算法

针对传统K-means型软子空间聚类技术中子空间差异度量定义的困难问题,提出一种基于概率距离的子空间差异表示模型,以此为基础提出一种自适应的投影聚类算法。该方法首先基于子空间聚类理论提出一个描述各簇类所关联的软子空间之间的相异度公式;其次,将其与软子空间聚类相结合,定义了聚类目标优化函数,并根据局部搜索策略给出了聚类算法过程。在合成和实际数据集上进行了一系列实验,结果表明该算法引入子空间比较可以为簇类学习更优的软子空间;与现有主流子空间聚类算法相比,所提算法大幅度提升了聚类精度,适用于高维数据聚类分析。     

自适应的软子空间聚类算法

软子空间聚类是高维数据分析的一种重要手段.现有算法通常需要用户事先设置一些全局的关键参数,且没有考虑子空间的优化.提出了一个新的软子空间聚类优化目标函数,在最小化子空间簇类的簇内紧凑度的同时,最大化每个簇类所在的投影子空间.通过推导得到一种新的局部特征加权方式,以此为基础提出一种自适应的k-means型软子空间聚类算法.该算法在聚类过程中根据数据集及其划分的信息,动态地计算最优的算法参数.在实际应用和合成数据集上的实验结果表明,该算法大幅度提高了聚类精度和聚类结果的稳定性.     

优化子空间的高维聚类算法

针对当前大多数典型软子空间聚类算法未能考虑簇类投影子空间的优化问题,提出一种新的软子空间聚类算法。该算法将最大化权重之间的差异性作为子空间优化的目标,并提出了一个量化公式。以此为基础设计了一个新的优化目标函数,在最小化簇内紧凑度的同时,优化每个簇所在的软子空间。通过数学推导得到了新的特征权重计算方法,并基于k-means算法框架定义了新聚类算法。实验结果表明,所提算法对子空间的优化降低了算法过早陷入局部最优的可能性,提高了算法的稳定性,并且具有良好的性能和聚类效果,适合用于高维数据聚类分析。     

基于近邻传播聚类的职业能力评价模型

针对聚类算法在教育大数据应用中存在的聚类数目依赖人工经验等问题,提出一种新的聚类有效性指标,用簇内全部样本与簇中心的距离之和表示簇内紧密度,用任意两簇间样本距离和的最小值表示簇间分离度,通过平衡簇内紧密度和簇间分离度之间的关系,实现最优聚类的划分。在UCI和KDD CUP99数据集上的测试结果表明,新指标的聚类质量评价结果有效、可靠。在此基础上,结合近邻传播算法设计新的聚类分析模型,使用该模型对某高校学生的职业能力进行聚类分析,结果表明：新模型能够准确地给出聚类数目k,有效地挖掘出学生的职业倾向,可以为大学生职业潜能分析、企业的人才选择提供依据与决策。     

大型数据库中基于邻域连接的层次聚类算法

提出了一种基于邻域连接的层次聚类算法HANL,该算法首先采用分割的方法将数据集划分为若干个子簇,通过对子簇间的连接的分析,建立子簇间的连接构成图,图中带权的边代表了子簇间的连接紧密度。合并连接紧密度高的结点,得到最后的聚类结果。该算法适用于高维数据集,能够对任意形状的簇进行聚类,无论对于数值属性的数据库还是分类属性的数据库都是一个有效的聚类方法。同时这种方法聚类速度快,效率高,具有良好的伸缩性。     

不平衡数据的软子空间聚类算法

针对受均匀效应的影响,当前K-means型软子空间算法不能有效聚类不平衡数据的问题,提出一种基于划分的不平衡数据软子空间聚类新算法。首先,提出一种双加权方法,在赋予每个属性一个特征权重的同时,赋予每个簇反映其重要性的一个簇类权重;其次,提出一种混合型数据的新距离度量,以平衡不同类型属性及具有不同符号数目的类属型属性间的差异;第三,定义了基于双加权方法的不平衡数据子空间聚类目标优化函数,给出了优化簇类权重和特征权重的表达式。在实际应用数据集上进行了系列实验,结果表明,新算法使用的双权重方法能够为不平衡数据中的簇类学习更准确的软子空间;与现有的K-means型软子空间算法相比,所提算法提高了不平衡数据的聚类精度,在其中的生物信息学数据上可以取得近50%的提升幅度。     

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.

     

自适应熵的投影聚类算法

受“维度效应”的影响,许多传统聚类方法运用于高维数据时往往聚类效果不佳。近年来投影聚类方法获得广泛关注,其中软子空间聚类法更是得到了广泛的研究和应用。然而,现有的投影子空间聚类算法大多数均要求用户预先设置一些重要参数,且未能考虑簇类投影子空间的优化问题,从而降低了算法的聚类性能。为此,定义了一种新的优化目标函数,在最小化簇内紧凑度的同时,优化每个簇所在的子空间。通过数学推导得到了新的特征权重计算方法,并提出了一种自适应的“均值型投影聚类算法。该算法在聚类过程中,依靠数据集自身的相关信息及推导获得的公式动态地计算各优化参数。实验结果表明,新算法通过对投影子空间的优化改善了聚类质量,其性能较已有投影聚类算法有了明显提升。     

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。     

k-means型软子空间聚类算法

软子空间聚类是聚类研究领域的一个重要分支和研究热点。高维空间聚类以数据分布稀疏和"维度效应"现象等问题而成为难点。在分析现有软子空间聚类算法不足的基础上,引入子空间差异的概念;在此基础上,结合簇内紧凑度的信息来设计新的目标优化函数;提出了一种新的k-means型软子空间聚类算法,该算法在聚类过程中无需设置额外的参数。理论分析与实验结果表明,相对于其他的软子空间算法,该算法具有更好的聚类精度。     

Validation indices for projective clustering

Cluster validation is a major issue in cluster analysis of data mining, which is the process of evaluating performance of clustering algorithms under varying input conditions. Many existing validity indices address clustering results of low-dimensional data. Within high-dimensional data, many of the dimensions are irrelevant, and the clusters usually only exist in some projected subspaces spanned by different combinations of dimensions. This paper presents a solution to the problem of cluster validation for projective clustering. We propose two new measurements for the intracluster compactness and intercluster separation of projected clusters. Based on these measurements and the conventional indices, three new cluster validity indices are presented. Combined with a fuzzy projective clustering algorithm, the new indices are used to determine the number of projected clusters in high-dimensional data. The suitability of our proposal has been demonstrated through an empirical study using synthetic and real-world datasets.     

基于闵科夫斯基距离的特征权重自调节软子空间聚类算法*

针对特征权重自调节软子空间（soft subspace clustering with feature weight self-adjustment mechanism, SC-FWSA）聚类算法使用欧氏距离,存在对数据适应性较差的问题,将SC-FWSA算法中的欧氏距离拓展为闵科夫斯基距离(Minkowski distance),提出一种基于闵科夫斯基距离的特征权重自调节软子空间聚类（Minkowski distance based soft subspace clustering with feature weight self-adjustment mechanism, MSC-FWSA）算法,MSC-FWSA算法有效提高了SC-FWSA聚类算法对数据的适应性。若干真实数据集上的对比性实验,验证了MSC-FWSA聚类算法的有效性。     

Adaptive subspace learning: an iterative approach for document clustering

The performance of clustering in document space can be influenced by the high dimension of the vectors, because there exists a great deal of redundant information in the high-dimensional vectors, which may make the similarity between vectors inaccurate. Hence, it is very considerable to derive a low-dimensional subspace that contains less redundant information, so that document vectors can be grouped more reasonably. In general, learning a subspace and clustering vectors are treated as two independent steps; in this case, we cannot estimate whether the subspace is appropriate for the method of clustering or vice versa. To overcome this drawback, this paper combines subspace learning and clustering into an iterative procedure named adaptive subspace learning (ASL). Firstly, the intracluster similarity and the intercluster separability of vectors can be increased via the initial cluster indicators in the step of subspace learning, and then affinity propagation is adopted to partition the vectors into a specific number of clusters, so as to update the cluster indicators and repeat subspace learning. In ASL, the obtained subspace can become more suitable for the clustering with the iterative optimization. The proposed method is evaluated using NG20, Classic3 and K1b datasets, and the results are shown to be superior to the conventional methods of document clustering.     

鲁棒的特征权重自调节软子空间聚类算法

针对已有的特征权重自调节软子空间(SC-FWSA)聚类算法存在对噪声敏感的问题,基于一种非欧氏距离,提出一种鲁棒的特征权重自调节软子空间(RSC-FWSA)聚类算法。RSC-FWSA在迭代过程中自适应地为数据生成一个权函数,通过计算每一类数据的加权平均来计算聚类中心,这种"加权平均"使得聚类中心的估计对噪声相对不敏感,从而可以提升算法对带噪声数据和复杂结构数据的聚类精度。人工数据和真实数据上的对比性实验,验证了RSC-FWSA算法的有效性。特别是人工带噪声数据和3个真实数据:Wine, Zoo以及Breastcancer上的实验结果表明,RSC-FWSA可以显著提升原对应算法的聚类精度。RSC-FWSA具有的强鲁棒性使得该算法适用于高维带噪声和复杂结构数据的聚类问题。     

基于量子行为粒子群优化的软子空间聚类算法*

针对软子空间聚类算法搜寻聚类中心点容易陷入局部最优的缺点,提出在软子空间聚类框架下,结合量子行为粒子群优化(QPSO)和梯度下降法优化软子空间聚类目标函数的模糊聚类算法.根据QPSO全局寻优的特点,求解子空间中全局最优中心点,利用梯度下降法收敛速度快的特点,求解样本点的模糊权重和隶属度矩阵,最终获取样本点的最优聚类结果.在UCI数据集上的实验表明,文中算法可提高聚类精度和聚类结果的稳定性.     

Medium-access control protocols for WDM-based optical access networks with passive-star clusters interconnected by a backbone ring

This paper investigates the performance of medium access control (MAC) protocols in a wavelength-division multiplexing (WDM) based optical access network consisting of a backbone ring interconnecting several passive-star-based clusters of optical networking units (ONUs) at customer premises. Each cluster is connected to the backbone through an access node (AN). A scheduler located in each AN, executes two MAC protocols, one for the intracluster traffic and the other for the intercluster traffic. In order to maintain the quality of service, the scheduler in the AN employs, priority-based queuing for the intercluster traffic on pre-assigned wavelengths. For controlling the intracluster traffic, the scheduler employs pre-transmission coordination with ranging and look-ahead functionalities in the MAC protocol. The performance of MAC protocol for intracluster traffic is evaluated through event-driven simulation, while for intercluster traffic the MAC performance is evaluated through analytical modeling of the queuing system employing two dynamic bandwidth management schemes. Performance of the intracluster MAC protocol is shown to be improved by novel use of subcarrier multiplexing on the wavelength used for the control packet transmission. A comparative study of the two intercluster schemes in terms of end-to-end delay is carried out, to understand the effect of priority queuing on the real-time and non-real-time service packets.