基于残差分析的混合属性数据聚类算法

针对混合属性数据聚类结果精度不高、聚类结果对参数敏感等问题, 提出了基于残差分析的混合属性数据聚类算法(Clustering algorithm for mixed data based on residual analysis) RA-Clust.算法以改进的熵权重混合属性相似性度量对象间的相似性, 以提出的基于KNN和Parzen窗的局部密度计算方法计算每个对象的密度, 通过线性回归和残差分析进行聚类中心预选取, 然后以提出的聚类中心目标优化模型确定真正的聚类中心, 最后将其他数据对象按照距离高密度对象的最小距离划分到相应的簇中, 形成最终聚类.在合成数据集和UCI数据集上的实验结果验证了算法的有效性.与同类算法相比, RA-Clust具有较高的聚类精度.     

基于维度属性距离的混合属性近邻传播聚类算法

针对近邻传播聚类算法不能处理混合属性数据集的问题,提出了一种新的距离度量测度,并将其应用到近邻传播聚类算法中,提出了一种基于维度属性距离的混合属性近邻传播聚类算法。与传统聚类算法不同的是,该算法不需要计算虚拟的中心点,同时考虑了数据集整体分布对聚类结果的影响。将算法在UCI数据库的2个混合属性数据集上进行验证,同时对比了经典的K-Prototypes算法以及K-Modes算法。实验结果表明,改进后的算法具有更好的聚类质量以及执行效率,算法的优越性得到了验证。     

基于k-prototypes的混合属性数据聚类算法

通过对基于K-prototypes算法对混合属性数据处理的聚类问题进行研究,改进了K-prototypes算法中分类属性相异度计算公式,使之能更加精确反映样本间的差异;在此基础上提出了一种用于处理混合属性数据的聚类算法,并将改进后的算法应用于英语借词数据的聚类分析中。实验结果表明,与K-prototypes算法相比,改进后的算法具有更好的稳定性和更高的精度。     

一种基于图划分的混合属性数据聚类算法

实际应用中存在着大量同时具有数值型和符号型属性的混合属性数据,研究混合属性数据的聚类具有重要意义。经典聚类算法仅仅处理数值型数据或符号型属性数据,对混合属性数据往往无效。现有混合属性数据聚类算法分别将数值型属性和符号型属性数据单独计算,忽视了两种属性之间的相关性,聚类效果不理想。提出一种基于图划分的混合属性数据聚类算法。算法将一行属性值定义为一个图节点,计算图节点的相似性,采用一种自适应调节属性权重的方法,将数值和符号属性的相似性统一成一个互联合相似度矩阵。用图划分方法对数据进行聚类划分,通过迭代寻优的方法调整数据之间的契合度,从而求得类内相似度最大并寻得最优解。实验结果表明,混合属性聚类算法与其他方法相比具有明显的优势。     

面向混合属性数据集的改进半监督FCM聚类方法

针对混合属性数据集聚类精度低的问题,本文提出一种基于改进距离度量的半监督模糊均值聚类（Fuzzy C-means,FCM）算法.首先,在数据集中针对类别属性进行预处理,并设置相应的相异度阈值;将传统聚类距离度量与改进的Jaccard距离度量结合,确定混合属性数据集的距离度量函数;最后,将所得距离度量函数与传统半监督FCM算法相结合,并在滚动轴承的不同复合故障数据的特征集中进行聚类.实验表明,该算法能在含无序属性的混合属性数据集的聚类中取得更好的聚类效果.     

改进的自适应谱聚类NJW算法

聚类算法是近年来国际上机器学习领域的一个新的研究热点。为了能在任意形状的样本空间上聚类,学者们提出了谱聚类和图论聚类等优秀的算法。首先介绍了图论聚类算法中的谱聚类经典NJW算法和NeiMu图论聚类算法的基本思路,提出了改进的自适应谱聚类NJW算法。提出的自适应NJW算法的优点在于无需调试参数,即可自动求出聚类个数,克服了经典NJW算法需要事先设置聚类个数且需反复调试参数δ才能得出数据分类结果的缺点。在UCI标准数据集及实测数据集上对自适应NJW算法与经典NJW算法、自适应NJW算法与NeiMu图论聚类算法进行了比较。实验结果表明,自适应NJW算法方便快捷,且具有较好的实用性。     

基于密度的聚类中心自动确定的混合属性数据聚类算法研究

面对广泛存在的混合属性数据,现有大部分混合属性聚类算法普遍存在聚类 质量低、聚类算法参数依赖性大、聚类类别个数和聚类中心无法准确自动确定等问题,针对 这些问题本文提出了一种基于密度的聚类中心自动确定的混合属性数据 聚类算法.该算法通过分析混合属性数据特征,将混合属性数据分为数 值占优、分类占优和均衡型混合属性数据三类,分析不同情况的特征选取 相应的距离度量方式.在计算数据集各个点的密度和距离分布图基础 上,深入分析获得规律: 高密度且与比它更高密度的数据点有较大距离的数 据点最可能成为聚类中心,通过线性回归模型和残差分析确定奇异 点,理论论证这些奇异点即为聚类中心,从而实现了自动确定聚类中心.采 用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)寻找最优dc值,通过参数dc能够计算得到 任意数据对象的密度和到比它密度更高的点的最小距离,根据聚类 中心自动确定方法确定每个簇中心,并将其他点按到最近邻的更高 密度对象的最小距离划分到相应的簇中,从而实现聚类.最终将本文 提出算法与其他现有的多种混合属性聚类算法在多个数据集上进行 算法性能比较,验证本文提出算法具有较高的聚类质量.     

基于密度和混合距离度量方法的混合属性数据聚类研究

针对基于密度的传统算法不能处理混合属性数据,以及目前的混合属性聚类算法大多数聚类质量不高等问题,提出了基于密度和混合距离度量方法的混合属性聚类算法.该算法通过分析混合属性数据特征,将混合属性数据分为数值占优、分类占优和均衡型混合属性数据3类,分析不同情况的特征选取相应的距离度量方式,通过预设参数能够发现数据密集区域,确定核心点,再利用核心点确定密度相连的对象实现聚类,获得最终的聚类结果.将算法应用于多种数据集上的实验结果表明,该算法具有较高的聚类质量,能够有效处理混合属性数据.     

基于粗糙集的混合属性数据聚类算法

传统聚类方法将对象严格地划分到某一类,但是很多时候边界对象不能被严格地划分。基于粗糙集的k-means聚类算法和基于粗糙集的leader聚类算法,利用粗糙集理论将数据对象划分到一个簇的上近似集或下近似集当中,提供了一种新的处理不确定性的视角,很好地解决了这种边界不确定问题。但其缺点是不能处理混合属性数据,聚类结果对初值有明显的依赖性。针对这些算法存在的不足,给出了一种适用于混合属性数据的距离定义,对初始值的选取提出了改进办法,提出了一种基于粗糙集的混合属性数据聚类算法。仿真实验证明,在不确定聚类簇数的情况下,该算法的聚类准确率比传统k-means算法明显提高。     

一种基于信息熵的混合属性数据谱聚类算法

针对传统的聚类算法只能处理单属性的数据,不能很好地处理混合属性数据的聚类问题,以及目前大多数混合属性数据聚类算法对初始化敏感、不能处理任意形状的数据的问题,提出一种基于信息熵的混合属性数据谱聚类算法,用于处理混合类型数据。首先,提出了一种新的相似性度量方式,利用谱聚类算法中的数值型数据构成的高斯核函数矩阵与新的基于信息熵的分类型数据构成的影响因子矩阵相结合代替了传统的相似度矩阵,新的相似度矩阵避免了数值属性与分类属性数据之间的转换和参数调整;然后,把新的相似度矩阵运用到谱聚类算法中,以便于处理任意形状的数据,最终得出聚类结果。通过在UCI的数据集上的实验表明,该算法能有效地处理混合属性数据的聚类问题,且具有较高的稳定性以及良好的鲁棒性。     

基于数据流的BIRCH改进聚类算法

数据流管理作为一种新兴课题正在逐渐受到国内外广大研究学者的重视,数据流聚类是其中的一个重要研究领域。论文基于BIRCH聚类算法,提出了一种M-BIRCH聚类算法,克服了BIRCH算法对非球形的聚类效果不佳等缺点。实验结果证明,M-BIRCH聚类算法在聚类质量上比BIRCH有较大提高。     

一种基于图论的加权聚类融合算法

现有聚类融合算法对混合属性数据进行处理的效果不佳,主要是融合后的结果仍存在一定的分散性。为解决这个问题,提出了一种基于图论的加权聚类融合算法,通过对数据集聚类得到聚类成员后,利用所设计的融合函数对各个数据对象赋予权重,同时通过设置各个数据对间边的权重来确定数据之间的关系,得到带权最近邻图,再用图论的方法进行聚类。实验表明,该算法的聚类精度和稳定性优于其他聚类融合算法。     

融合集群度与距离均衡优化的K-均值聚类算法

针对传统K-均值算法对初始聚类中心选择较为敏感的问题,提出了一种基于融合集群度与距离均衡优化选择的K-均值聚类（K-MCD）算法。首先,基于"集群度"思想选取初始簇中心;然后,遵循所有聚类中心距离总和均衡优化的选择策略,获得最终初始簇中心;最后,对文本集进行向量化处理,并根据优化算法重新选取文本簇中心及聚类效果评价标准进行文本聚类分析。对文本数据集从准确性与稳定性两方面进行仿真实验分析,与K-均值算法相比,K-MCD算法在4个文本集上的聚类精确度分别提高了18.6、17.5、24.3与24.6个百分点;在平均进化代数方差方面,K-MCD算法比K-均值算法降低了36.99个百分点。仿真结果表明K-MCD算法能有效提高文本聚类精确度,并具有较好的稳定性。     

Clustering high dimensional data: A graph-based relaxed optimization approach

There is no doubt that clustering is one of the most studied data mining tasks. Nevertheless, it remains a challenging problem to solve despite the many proposed clustering approaches. Graph-based approaches solve the clustering task as a global optimization problem, while many other works are based on local methods. In this paper, we propose a novel graph-based algorithm “GBR” that relaxes some well-defined method even as improving the accuracy whilst keeping it simple. The primary motivation of our relaxation of the objective is to allow the reformulated objective to find well distributed cluster indicators for complicated data instances. This relaxation results in an analytical solution that avoids the approximated iterative methods that have been adopted in many other graph-based approaches. The experiments on synthetic and real data sets show that our relaxation accomplishes excellent clustering results. Our key contributions are: (1) we provide an analytical solution to solve the global clustering task as opposed to approximated iterative approaches; (2) a very simple implementation using existing optimization packages; (3) an algorithm with relatively less computation time over the number of data instances to cluster than other well defined methods in the literature.     

基于滑动窗口的流数据聚类算法研究

为提高对进化数据流的聚类质量及效率,改进了基于滑动窗口的数据流聚类算法,采用聚类特征指数直方图来支持数据处理,减少了直方图结构的维护数,并在复杂度、聚类效果上得到了进一步改善.理论及验证表明,与传统基于界标模型的聚类算法相比,优化算法可获得较好的工作效率、较小的内存开销和快速的数据处理能力,拓展了数据流挖掘技术的应用领域.     

基于粒子群优化算法的数据流聚类算法

针对当前基于滑动窗口的聚类算法中对原始数据信息的损失问题和提高聚类质量和准确性,在现有基于滑动窗口模型数据流聚类算法的基础上,提出了一种基于群体协作的粒子群优化算法（PSO）的新数据流聚类算法。这种优化的新数据流聚类算法利用改进的时间聚类特征指数直方图作为数据流的概要结构以及应用PSO在聚类过程中对聚类质量的局部迭代优化。实验结果表明,此方法有效减少了内存的开销,解决了对原始数据信息损失的问题。与传统的数据流聚类算法相比,基于粒子群优化算法的数据流聚类算法在聚类质量和准确性上明显优于传统的数据流聚类算法。     

一种基于极大熵的快速无监督线性降维方法

现实世界中高维数据无处不在,然而在高维数据中往往存在大量的冗余和噪声信息,这导致很多传统聚类算法在对高维数据聚类时不能获得很好的性能.实践中发现高维数据的类簇结构往往嵌入在较低维的子空间中.因而,降维成为挖掘高维数据类簇结构的关键技术.在众多降维方法中,基于图的降维方法是研究的热点.然而,大部分基于图的降维算法存在以下两个问题:(1)需要计算或者学习邻接图,计算复杂度高;(2)降维的过程中没有考虑降维后的用途.针对这两个问题,提出一种基于极大熵的快速无监督降维算法MEDR. MEDR算法融合线性投影和极大熵聚类模型,通过一种有效的迭代优化算法寻找高维数据嵌入在低维子空间的潜在最优类簇结构. MEDR算法不需事先输入邻接图,具有样本个数的线性时间复杂度.在真实数据集上的实验结果表明,与传统的降维方法相比, MEDR算法能够找到更好地将高维数据投影到低维子空间的投影矩阵,使投影后的数据有利于聚类.     

K-Harmonic means type clustering algorithm for mixed datasets

K-means type clustering algorithms for mixed data that consists of numeric and categorical attributes suffer from cluster center initialization problem. The final clustering results depend upon the initial cluster centers. Random cluster center initialization is a popular initialization technique. However, clustering results are not consistent with different cluster center initializations. K-Harmonic means clustering algorithm tries to overcome this problem for pure numeric data. In this paper, we extend the K-Harmonic means clustering algorithm for mixed datasets. We propose a definition for a cluster center and a distance measure. These cluster centers and the distance measure are used with the cost function of K-Harmonic means clustering algorithm in the proposed algorithm. Experiments were carried out with pure categorical datasets and mixed datasets. Results suggest that the proposed clustering algorithm is quite insensitive to the cluster center initialization problem. Comparative studies with other clustering algorithms show that the proposed algorithm produce better clustering results.     

混合属性数据k-prototypes聚类算法

在现实世界中经常遇到混合数值属性和分类属性的数据, k-prototypes是聚类该类型数据的主要算法之一。针对现有混合属性聚类算法的不足,提出一种基于分布式质心和新差异测度的改进的 k-prototypes 算法。在新算法中,首先引入分布式质心来表示簇中的分类属性的簇中心,然后结合均值和分布式质心来表示混合属性的簇中心,并提出一种新的差异测度来计算数据对象与簇中心的距离,新差异测度考虑了不同属性在聚类过程中的重要性。在三个真实数据集上的仿真实验表明,与传统的聚类算法相比,本文算法的聚类精度要优于传统的聚类算法,从而验证了本文算法的有效性。