模糊聚类算法的研究与实现

聚类就是按照事物间的相似性进行区分和分类的过程,传统的聚类分析是一种硬划分,它把每个待辨识的对象严格地划分到某个类中,具有非此即彼的性质,因此这种分类的类别界限是分明的。而实际上大多数对象并没有严格的属性,它们在形态和类属方面存在着中介性,适合进行软划分。1965年,模糊理论的创始人Zadeh提出的模糊集理论为这种软划分提供了有力的分析工具,人们开始用模糊的方法来处理聚类问题,并称之为模糊聚类。该文主要内容是研究和实现基于等价关系的模糊聚类算法,该算法以隶属度作为聚类的出发点,以模糊等价矩阵作为启发规则。首先根据给出的样本,通过数据标准化求得数据矩阵;其次根据数量积法对数据矩阵进行标定即建立模糊相似矩阵;再次通过传递闭包法把模糊相似矩阵转换成模糊等价矩阵,在模糊等价矩阵中取不同的元素作为阈值λ,再根据λ截矩阵的定义把模糊等价矩阵转换成只有0和1的矩阵;最后,把该矩阵中元素相同的列聚为同一类。通过实例分析运用基于等价关系的模糊聚类算法进行聚类结果是正确的。     

二元关系传递闭包的几种求取方法分析

本文给出了根据传递扩张原理、关系矩阵、关系复合运算、Warshall算法以及改进的Warshall算法等几种求解二元关系传递闭包方法,并分析了各自的特点,可帮助学生有效掌握求解二元关系传递闭包的运算。     

传递闭包聚类中的模糊性分析

传递闭包聚类是根据其相似矩阵的传递闭包生成一个聚类图(模式空间的若干个精确划分),聚类过程的模糊性主要体现在相似矩阵上,并可以通过模糊信息熵函数度量。聚类过程中模糊性的大小是衡量聚类效果好坏的一个重要指标。降低聚类的模糊性,有利于最终的决策(指定一个精确的划分)。论文引入了交叉熵的概念,通过学习权重,极小化交叉熵,可以有效地降低聚类的模糊性。     

一种改进的模糊连接点聚类算法

传统的模糊连接点FJP聚类算法采用基于欧氏距离的最大 最小合成运算法生成传递闭包,该方法所生成的传递闭包存在失真问题,即包含有较多错误的数据关联信息,最终造成算法聚类精度低且计算时间长。针对以上问题,提出一种改进的模糊连接点聚类算法：先用组合核函数计算数据集的模糊相似度矩阵,提高算法对数据非线性特征的辨识能力,并用大顶堆存储之;然后遍历传递闭包矩阵中的空元素,用堆顶的桥元素填充传递闭包的空元素,直至生成传递闭包。在测试数据集上的实验结果表明,本文算法的平均聚类精度较传统FJP算法有20%以上的提升,显著改善了传递闭包的失真问题;另外,在大型数据集上的计算效率亦优于传统FJP算法的,说明本文改进FJP算法的思路是有效的、可行的。     

基于求传递闭包的Warshall算法的改进

围绕传递闭包分析比较了著名的Warshall算法,给出了一个三角形算法。当关系矩阵是稀疏矩阵时,该算法比Warshall快。     

模糊聚类在种群遗传分化分析中的应用

聚类分析是数据挖掘技术中的一种重要的分类方法,有着广泛的实际应用。现实的分类问题往往伴有模糊性,对具有相似关系的元素进行分类,需要将相似矩阵改造为等价矩阵。而要将相似矩阵改造为等价矩阵,只需要求相似矩阵的传递闭包。文章将模糊聚类分析传递闭包方法应用于生物种群遗传分化的研究,进行了实例分析,给出了模糊聚类分析传递闭包方法的实现过程和聚类分析结果。     

基于模糊聚类的汽车车内空气质量评价

在模糊聚类分析的基础上,提出一种适用于多项空气污染物的汽车车内空气质量评价的分类与评价方法。选取8种不同的汽车,测试其车内空气质量相关数据作为统计指标,利用最大最小法建立相似矩阵,用闭包法做出聚类分析,并分析聚类结果。结果表明:该方法对评价汽车车内空气质量具有实用性和普适性。     

基于模糊C均值算法的类合并聚类算法研究

针对FCM（Fuzzy C-Means）算法对于初始聚类中心敏感,并只适合于发现球状类型簇的缺陷,提出采用冗余聚类中心初始化的方法降低算法对初始聚类中心的依赖,并先暂时将大簇或者延伸形状的簇分割成用多个小类表示,再利用隶属度矩阵提供的信息合并相邻的小类为大类,对FCM算法进行改进。实验结果显示改进的FCM算法能够在一定程度上识别不规则的簇,并减小FCM算法对初始聚类中心的依赖。     

MAX-t1范数聚类算法的改进

给出了关于传递闭包模糊聚类算法与在t1范数下利用模糊矩阵聚类方法的一些理论结果,同时解决了在t1范数下利用模糊矩阵聚类的方法中难于确定等价类的问题,从而给出了一种基于t1范数的聚类算法与应用结果。最后给出了基于max—t1范数与max—t3范数下利用模糊矩阵聚类方法间关系的讨论。     

一种基于萤火虫算法的模糊聚类方法

针对模糊C-均值聚类对初始值敏感、容易陷入局部最优的缺陷,提出了一种基于萤火虫算法的模糊聚类方法。该方法结合萤火虫算法良好的全局寻优能力和模糊C-均值算法的较强的局部搜索特性,用萤火虫算法优化搜索FCM的聚类中心,利用FCM进行聚类,有效地克服了模糊C-均值聚类的不足,同时增强了萤火虫算法的局部搜索能力。实验结果表明,该算法具有很好的全局寻优能力和较快的收敛速度,能有效地收敛于全局最优解,具有较好的聚类效果。     

基于信息熵的FCM聚类算法

针对模糊聚类存在的数据收缩问题的不足,提出了一种改进现有模糊聚类算法的方法,并进行仿真实验研究.模糊C-均值(FCM)算法主要通过目标函数的迭代优化来实现集合划分,以信息熵作为模糊C-均值算法的约束条件,给出改进算法的推导过程,得出改进后的模糊C-均值算法的隶属度和聚类中心,实现了模糊C-均值的改进算法.实验结果可以表明,改进的模糊C-均值算法是有效的,能够表现出比模糊C-均值算法更好的性能,在实际应用中可以取得较好的聚类效果.     

等价闭包矩阵及其算法

1 引言在模糊聚类分析的研究与应用中,基于模糊关系等价闭包的模糊聚类算法,又称等价闭包法是一种重要的方法。等价闭包法即是利用样本间的模糊相似关系矩阵进行模糊矩阵相乘得到模糊等价矩阵进而得到等价闭包矩阵,选取适当的阈值对闭包矩阵截取得到一定的分类。该算法的关键问题就是计算出等价闭包矩阵。设R为模糊相似矩阵,其等价闭包矩阵由下式计算:     

基于密度峰值与密度聚类的集成算法

针对快速搜索和发现密度峰值聚类（CFSFDP）算法需人工在决策图上选择聚类中心的问题，提出一种基于密度峰值和密度聚类的集成算法。首先，借鉴CFSFDP思想，将局部密度最大的数据作为第一个中心；接着，从该中心点出发采用一种利用Warshall算法求解密度相连改进的基于密度的噪声应用空间聚类（DBSCAN）算法进行聚类，得到第一个簇；最后，在尚未被划分的数据中找出最大局部密度的数据，将它作为下一个簇的中心后再次采用上述算法进行聚类，直到所有数据被聚类或有部分数据被视为噪声。所提算法既解决了CFSFDP选择中心需人工干预的问题，又优化了DBSCAN算法，即每次迭代都是从当前最好的点（局部密度最大的点）出发寻找簇。通过可视化数据集和非可视化数据集与经典算法（CFSFDP、DBSCAN、模糊C均值（FCM）算法和K均值（K-means）算法）的对比实验结果表明，所提算法聚类效果更好，准确率更高，优于对比算法。     

覆盖聚类算法的应用研究

聚类算法是数据挖掘的核心技术。介绍了几类主要的传统聚类算法,给出了每类算法的基本概念、基本原理、各类表示聚类的算法以及这些算法的特征。然后再提出了一种新的聚类算法———覆盖聚类算法,给出了该算法的具体步骤,并对模糊聚类算法和该算法用实验的方式进行比较,证明了覆盖聚类算法的可行性和有效性。最后分析了当前聚类算法存在的问题和发展方向。     

覆盖聚类算法的应用研究

聚类算法是数据挖掘的核心技术。介绍了几类主要的传统聚类算法，给出了每类算法的基本概念、基本原理、各类表示聚类的算法以及这些算法的特征。然后再提出了一种新的聚类算法——覆盖聚类算法，给出了该算法的具体步骤，并对模糊聚类算法和该算法用实验的方式进行比较，证明了覆盖聚类算法的可行性和有效性。最后分析了当前聚类算法存在的问题和发展方向。     

基于二阶模糊聚类算法的雷达目标距离像识别

针对于模糊C-均值(FCM)算法敏感于聚类中心初始值的缺点,提出一种基于二阶模糊聚类方法。该方法利用传递闭包(TC)算法无初始化的优点,先对样本集按一定分类水平进行划分,选取若干类,求得这些类的样本均值作为FCM算法的初始聚类中心。一方面能够获得理想的聚类中心初始值,同时还能通过分类水平值来优化聚类中心数和聚类中心,避免局部最优,克服一致性聚类。利用该算法对三类飞机目标的实测一维距离像数据进行了识别实验,实验结果表明,基于二阶模糊聚类方法的识别率比FCM有了明显的改善。     

一种新的基于模糊聚类的镜头检索方法

镜头检索是基于内容的视频检索的重要内容,而镜头内部内容往往是变化的,这给镜头检索带来了很大的困难。为了描述这种镜头内部的不一致性,这里首次使用模糊聚类的方法,把镜头分为多个等价类,等价类内部内容是一致的,这些等价类客观全面地描述了镜头内部内容的变化。把这些等价类用于镜头检索,获得了良好的检索结果。实验对比结果也证实了该方法的有效性。     

基于传递距离的谱聚类算法

谱聚类算法受到度量中尺度因子的影响,同时传统谱聚类算法通过欧氏距离度量样本间相似性也不准确。针对上述问题,提出一种基于传递距离的谱聚类算法。算法首先通过改进传统谱聚类中的度量方式,用基于传递距离的度量方式度量样本间相似性,并构建传递矩阵,接着用传递矩阵做相似度变换构建拉普拉斯矩阵,最终通过求特征值和特征向量完成聚类。基于传递距离的谱聚类算法在人工数据集及UCI数据集上均取得了良好的聚类结果,具有较好的鲁棒性和有效性。     

模糊聚类算法在汉语文本聚类中的应用

应用一种新的分词算法对汉语文本进行分词，该算法具备不使用词典和语法知识、不使用汉语词法规则、无监督等特点。采用模糊聚类算法对汉语文本进行聚类，该模糊聚类算法优于普通的聚类算法，聚类结果能充分体现汉语文本的多样性和大量性的特点。     

基于闭包的聚类判别方法研究

区别于传统的聚类方法,提出了以类为起点,通过构造闭包进行聚类的新方法,并建立了聚类判别模型,此模型给出了对于闭包间的交叉区域的检验点的判别准则。然后针对二维的聚类问题,提出了以最小圆为闭包的聚类判别模型,并对乳房肿瘤病例进行数值实验。对于乳房肿瘤病例,首先进行了指标选取、数据预处理,然后以最小圆为闭包建立了模型,最后对69个待检测数据进行检验,结果误判率为4.35％。