基于密度核心的出租车载客轨迹聚类算法

目前常见的轨迹聚类大多基于OPTICS、DBSCAN和K-means等算法,但这些聚类方法的时间复杂度随着轨迹数量的增加会大幅上升。针对该问题,提出一种基于密度核心的轨迹聚类算法。通过引入密度核心的概念,设计轨迹密度计算函数以获取聚类簇的致密核心轨迹,同时利用出租车载客轨迹自身的方向和速度等属性提取轨迹特征点,减少轨迹数据量。在此基础上,根据聚类簇中致密核心轨迹与参与聚类轨迹的相似度距离判断轨迹的匹配程度,进而聚合相似轨迹,并将聚类结果储存在聚类节点中。实验结果表明,与TRACLUS和OPTICS聚类算法相比,该算法能够得到更准确的聚类效果,并且时间效率更高。     

基于密度分区的出租车载客热点区域聚类分析

基于城市居民出行的随机性和出租车行驶的机动性，对出租车轨迹数据进行载客热点区域的挖掘，得到城市居民出行规律。由于出租车轨迹数据密度分布不均匀，应用一般的聚类方法效果不佳，因此提出一种基于密度分区的聚类算法。该算法通过求取每个出租车上车点位置数据的局部密度，得到密度峰值点作为簇中心，实现对轨迹数据集基于密度的快速划分，得到不同密度的轨迹数据集，在此基础上进行二次聚类。实验结果表明，该算法可以有效识别不同密度的出租车载客热点区域，提高聚类结果的精确度。     

基于Spark的点排序识别聚类结构算法

点排序识别聚类结构(Ordering Points to Identify the Clustering Structure,OPTICS)的密度聚类算法能以可视化的方式导出数据集的内在聚类结构,并且可以通过簇排序提取基本的聚类信息。但是该算法由于时空复杂度较高,不能很好地适应当今社会出现的大型数据集。随着云计算和并行计算的发展,提供了一种解决OPTICS算法复杂度缺陷的方法和一种建立在基于Spark内存计算平台的点排序识别聚类结构并行算法。测试的实验结果表明,它能极大地降低OPTICS算法对时间和空间的需要。     

一种基于K近邻的比较密度峰值聚类算法

快速搜索与发现密度峰值聚类算法（Fast Search and Discovery Density Peak Clustering Algorithm，CFSFDP）的聚类效果十分依赖截断距离[dc]的主观选取，而最佳[dc]值的确定并不容易，并且当处理分布复杂、密度变化大的数据集时，算法生成的决策图中类簇中心点与非类簇中心点的区分不够明显，使类簇中心的选取变得困难。针对这些问题，对其算法进行了优化，并提出了基于K近邻的比较密度峰值聚类算法（Comparative Density Peak Clustering algorithm Based on K-Nearest Neighbors，CDPC-KNN）。算法结合K近邻概念重新定义了截断距离和局部密度的度量方法，对任意数据集能自适应地生成截断距离，并使局部密度的计算结果更符合数据的真实分布。同时在决策图中引入距离比较量代替原距离参数，使类簇中心在决策图上更加明显。通过实验验证，CDPC-KNN算法的聚类效果整体上优于CFSFDP算法与DBSCAN算法，分离度实验表明新算法使类簇中心与非类簇中心点的区分度得到有效提高。     

基于代表点的快速聚类算法

针对传统的层次聚类算法每次迭代只将距离最小的那对类簇合并,容易受离群点影响,偏向于发现凸状或球状簇等缺点,受CURE算法启发,采用簇中固定数量代表点来代表簇对象进行距离的计算,并结合90_10规则,提出了一种改进的层次聚类算法REPBFC（REpresentative Points Based Fast Clustering）,实验表明该算法是有效的。     

一种基于排序子空间的高维聚类算法及其可视化研究

为了有效地发现数据聚簇，尤其是任意形状的聚簇，近年来提出了许多基于密度的聚类算法，如DBSCAN．OPTICS，DENCLUE,CLIQUE等．提出了一个新的基于密度的聚类算法CODU(clustering by ordering dense unit)，基本思想是对单位子空间按密度排序，对每一个子空间，如果其密度大于周围邻居的密度则形成一个新的聚簇．由于子空间的数目远小于数据对象的数目，因此算法效率较高．同时，提出了一个新的数据可视化方法，将数据对象看做刺激光谱映射到三维空间，使聚类的结果清晰地展示出来．     

一种CF树结合KNN图划分的文本聚类算法

为了提升文本聚类效果,改善传统聚类算法在参数设定,稳定性等方面存在的不足,提出新的文本聚类算法TCBIBK（a Text Clustering algorithm Based on Improved BIRCH and K-nearest neighbor）。该算法以BIRCH聚类算法为原型,聚类过程中除判断文本对象与簇的距离外,增加判断簇与簇之间的距离,采取主动的簇合并或分裂,设置动态的阈值。同时结合KNN分类算法,在保证良好聚类效率前提下提升聚类稳定性,将TCBIBK算法应用于文本聚类,能够提高文本聚类效果。对比实验结果表明,该算法聚类有效性与稳定性都得到较大提高。     

以运动方向为主导的轨迹相似性度量方法

考虑到移动对象的行为趋势体现在行驶距离与前进方向上,提出以运动方向为主导并兼顾形态距离特征的轨迹相似性度量方法。形态距离特征采用包围面积进行度量,运动方向特征分别采用真实平均方向、线性平均方向、最长公共方向序列3种形式进行度量,选取形态距离和运动方向的最优组合作为轨迹相似性度量的最终形式。北京市出租车GPS载客轨迹数据上的聚类应用结果表明,该相似性度量方法能够有效区分移动对象的趋势方向,且聚类准确率优于最长公共子序列方法。     

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。     

自动确定聚类中心的密度峰值算法

密度峰值聚类算法（Density Peaks Clustering,DPC）,是一种基于密度的聚类算法,该算法具有不需要指定聚类参数,能够发现非球状簇等优点。针对密度峰值算法凭借经验计算截断距离[dc]无法有效应对各个场景并且密度峰值算法人工选取聚类中心的方式难以准确获取实际聚类中心的缺陷,提出了一种基于基尼指数的自适应截断距离和自动获取聚类中心的方法,可以有效解决传统的DPC算法无法处理复杂数据集的缺点。该算法首先通过基尼指数自适应截断距离[dc],然后计算各点的簇中心权值,再用斜率的变化找出临界点,这一策略有效避免了通过决策图人工选取聚类中心所带来的误差。实验表明,新算法不仅能够自动确定聚类中心,而且比原算法准确率更高。     

基于路口信息的出租车异常轨迹检测

针对出租车的异常轨迹检测问题,根据已有的出租车GPS数据,结合城市道路路口信息,提出了一种基于路口的异常轨迹检测算法（Intersection-Based Anomalous Trajectories Detection,IBATD）。该算法将GPS数据进行地图匹配,并将匹配后的GPS轨迹以路口的形式描述,再以多叉树的方式实现轨迹聚类。通过计算待测轨迹的轨迹概率,并与给定异常阈值进行比较,将轨迹分类为正常或异常。与经典的基于Hausdorff距离的谱聚类算法相比,多叉树轨迹聚类具有更准确的轨迹模型库、更快的运算速度以及实时检测的特点。     

基于自适应近邻参数的密度峰聚类算法

针对基于共享最近邻的密度峰聚类算法中的近邻参数需要人为设定的问题,提出了一种基于自适应近邻参数的密度峰聚类算法。首先,利用所提出的近邻参数搜索算法自动获得近邻参数;然后,通过决策图选取聚类中心;最后,根据所提出的代表点分配策略,先分配代表点,后分配非代表点,从而实现所有样本点的聚类。将所提出的算法与基于共享最近邻的快速密度峰搜索聚类（SNN?DPC）、基于密度峰值的聚类（DPC）、近邻传播聚类（AP）、对点排序来确定聚类结构（OPTICS）、基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）和K-means这6种算法在合成数据集以及UCI数据集上进行聚类结果对比。实验结果表明,所提出的算法在调整互信息（AMI）、调整兰德系数（ARI）和FM指数（FMI）等评价指标上整体优于其他6种算法。所提算法能自动获得有效的近邻参数,且能较好地分配簇边缘区域的样本点。     

基于树编辑距离的层次聚类算法

为了识别犯罪嫌疑人伪造和篡改的虚假身份,利用树编辑距离计算个体属性相似性,证明了树编辑距离的相关数学性质,对属性应用层次编码方法,提出了一种新的基于树编辑距离的层次聚类算法HCTED(Hi-erarchical Clustering Algorithm Based on Tree Edit Distance)。新算法通过树编辑操作使用最少的代价计算属性相似性,克服了传统聚类算法标称型计算的缺陷,提高了聚类精度,通过设定阈值对给定样本聚类。实验证明了新方法在身份识别上的准确性和有效性,讨论了不同参数对实验结果的影响,对比传统聚类算法,HCTED算法性能明显提高。新算法已经应用到警用流动人口分析中,取得了良好效果。     

基于改进Hausdorff距离的轨迹聚类算法

以整条轨迹为目标的聚类方法存在轨迹较长的问题。为此,提出一种以轨迹子段为聚类目标的聚类算法CTIHD。给出一种新的轨迹子段距离度量方法,用以消除轨迹子段之间的公共偏差。利用特征点概念将轨迹划分成轨迹子段集,计算轨迹子段之间的相似度,由此实现聚类。实验结果表明,该算法相比同类算法具有更好的轨迹聚类效果。     

融合KNN优化的密度峰值和FCM聚类算法

针对模糊C均值（Fuzzy C-Means,FCM）聚类算法对初始聚类中心和噪声敏感、对边界样本聚类不够准确且易收敛于局部极小值等问题,提出了一种K邻近（KNN）优化的密度峰值（DPC）算法和FCM相结合的融合聚类算法（KDPC-FCM）。算法利用样本的K近邻信息定义样本局部密度,快速准确搜索样本的密度峰值点样本作为初始类簇中心,改善FCM聚类算法存在的不足,从而达到优化FCM聚类算法效果的目的。在多个UCI数据集、单个人造数据集、多种基准数据集和Geolife项目中的6个较大规模数据集上的实验结果表明,改进后的新算法与传统FCM算法、DSFCM算法对比,有着更好的抗噪性、聚类效果和更快的全局收敛速度,证明了新算法的可行性和有效性。     

基于凝聚式信息瓶颈的加权层次聚类算法

提出一种针对面向对象软件架构恢复的基于凝聚式信息瓶颈的加权层次聚类算法(ABWHC)。该算法采用信息丢失度作为相似度度量标准,扩充聚类特征和权值,利用面向对象软件的特性,为实体或簇生成用以描述其含义的标签组。实验结果表明,ABWHC算法不仅能改善聚类的性能,还能恢复面向对象软件的架构。     

基于自适应可达距离的密度峰值聚类算法

针对基于快速搜索和发现密度峰值的聚类（CFSFDP）算法中截断距离需要人工选取,以及最近邻分配带来的误差导致的在具有不同密度簇的复杂数据集上的聚类效果不佳的问题,提出了一种基于自适应可达距离的密度峰值聚类（ARD-DPC）算法。该算法利用非参数核密度估计方法计算点的局部密度,根据决策图选取聚类中心,并利用自适应可达距离分配数据点,从而得到最终的聚类结果。在4个合成数据集和6个UCI数据集上进行了仿真实验,将所提算法ARD-DPC与基于快速搜索和发现密度峰值的聚类（CFSFDP）、基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）、基于密度自适应距离的密度峰聚类（DADPC）算法进行了比较,实验结果表明,相比其他三种算法,ARD-DPC算法在7个数据集上的标准化互信息（NMI）、兰德指数（RI）和F1-measure取得了最大值,在2个数据集分别取得F1-measure和NMI的最大值,只对模糊度较高、聚类特征不明显的Pima数据集聚类效果不佳;同时,ARD-DPC算法在合成数据集上能准确地识别出聚类数目和具有复杂密度的簇。