最小方差优化初始聚类中心的K-means算法

传统K-means算法随机选取初始聚类中心,容易导致聚类结果不稳定,而优化初始聚类中心的K-means算法需要一定的参数选择,也会使聚类结果缺乏客观性。为此,根据样本空间分布紧密度信息,提出利用最小方差优化初始聚类中心的K-means算法。该算法运用样本空间分布信息,通过计算样本空间分布的方差得到样本紧密度信息,选择方差最小(即紧密度最高)且相距一定距离的样本作为初始聚类中心,实现优化的K-means聚类。在UCI机器学习数据库数据集和含有噪音的人工模拟数据集上的实验结果表明,该算法不仅能得到较好的聚类结果,且聚类结果稳定,对噪音具有较强的免疫性能。     

基于密度和中心指标的Canopy二分K-均值算法优化

针对二分K-均值算法由于随机选取初始中心及人为定义聚类数而造成的聚类结果不稳定问题,提出了基于密度和中心指标的Canopy二分K-均值算法SDC_Bisecting K-Means。首先计算样本中数据密度及其邻域半径;然后选出密度最小的数据并结合Canopy算法的思想进行聚类,将得到的簇的个数及其中心作为二分K-均值算法的输入参数;最后在二分K-均值算法的基础上引入指数函数和中心指标对原始样本进行聚类。利用UCI数据集和自建数据集进行模拟实验对比,结果表明SDC_Bisecting K-Means不仅使得聚类结果更精确,同时算法的运行速度更快、稳定性更好。     

基于平均差异度优选初始聚类中心的改进K-均值聚类算法

针对K-均值聚类算法对初始聚类中心存在依赖性的缺陷,提出一种基于数据空间分布选取初始聚类中心的改进算法.该算法首先定义样本距离、样本平均差异度和样本集总体平均差异度;然后将每个样本按平均差异度排序,选择平均差异度较大且与已选聚类中心的差异度大于样本集总体平均差异度的样本作为初始聚类中心.实验表明,改进后的算法不仅提高了聚类结果的稳定性和正确率,而且迭代次数明显减少,收敛速度快.     

稳定的K-多均值聚类算法

指定K个聚类的多均值聚类算法在K-均值算法的基础上设置了多个次类,以改善K-均值算法在非凸数据集上的劣势,并将多均值聚类问题形式化为优化问题,可以得到更优的聚类效果。但是该算法对初始原型敏感,且随机选取原型的方式使聚类结果不稳定。针对上述问题,提出一种稳定的K-多均值聚类算法,并对该算法的复杂度与收敛性进行了简要讨论。该算法先基于数据样本的最邻近关系构造图,根据图的连通分支将数据分为若干组,取每组数据的均值点作为初始原型,再用交替迭代的方法对优化问题进行求解,得到最后的聚类结果。在人工数据集和真实数据集上的实验表明,该算法具有更稳定更优越的聚类效果。     

基于密度的优化初始聚类中心K-means算法研究

传统的K-means算法随机选取初始聚类中心,聚类结果不稳定,容易陷入局部最优解。针对聚类中心的敏感性,提出一种优化初始聚类中心的K-means算法。此算法利用数据集样本的分布特征计算样本点的密度并进行分类,在高密度区域中选择K个密度最大且相互距离超过某特定阈值的点作为初始聚类中心,并对低密度区域的噪声点单独处理。实验证明,优化后的算法能取得更好的聚类效果,且稳定性增强。     

一种基于核的快速可能性聚类算法

传统的快速聚类算法大多基于模糊C均值算法（Fuzzy C-means,FCM）,而FCM对初始聚类中心敏感,对噪音数据敏感并且容易收敛到局部极小值,因而聚类准确率不高。可能性C-均值聚类较好地解决了FCM对噪声敏感的问题,但容易产生一致性聚类。将FCM和可能性C-均值聚类结合的聚类算法较好地解决了一致性聚类问题。为进一步提高算法收敛速度和鲁棒性,提出一种基于核的快速可能性聚类算法。该方法引入核聚类的思想,同时使用样本方差对目标函数中参数η进行优化。标准数据集和人造数据集的实验结果表明这种基于核的快速可能性聚类算法提高了算法的聚类准确率,加快了收敛速度。     

基于样本空间分布密度的改进次胜者受罚竞争学习算法

针对传统次胜者受罚竞争学习(RPCL)算法忽略数据集几何结构对节点权值调整的影响,以及魏立梅等提出的新RPCL算法(魏立梅,谢维信.聚类分析中竞争学习的一种新算法.电子科学学刊,2000,22(1):13-18)引入密度来对节点的权值进行调整时,密度定义的主观性,提出基于样本空间分布密度的改进RPCL算法。该算法根据数据集样本自然分布定义样本密度,将此密度引入RPCL节点权值调整;使用UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的带有噪声点的人工模拟数据集对算法进行实验测试,对算法确定数据集类簇数目的准确率、运行时间、聚类误差平方和、聚类结果的Rand指数、Jaccard系数以及Adjust Rand index参数进行分析比较。各项实验结果显示:所提算法优于原始RPCL算法和魏立梅算法,具有更好的聚类效果,对噪声数据有很强的抗干扰性能。所提算法不仅能根据样本的自然分布确定数据集的合理类簇数目,而且能确定合适的类簇中心,提高聚类的准确性,使聚类结果尽可能快地收敛到全局最优解。     

基于均值与最大距离乘积的初始聚类中心优化 K-means 算法*

针对K‐means算法随机选择初始聚类中心所出现的样本聚类结果随机性强、稳定性低、容易陷入局部最优和得不到全局最优解等问题,提出一种基于均值与最大距离乘积的初始聚类中心优化K‐means算法。该算法首先选择距离样本集均值最远的数据对象加入聚类中心集合,再依次将与样本集均值和当前聚类中心乘积最大的数据对象加入聚类中心集合。标准数据集上的实验结果表明,与原始K‐means的算法以及另一种改进算法相比,新提出的聚类算法具有更高的准确率。     

基于样本密度的全局优化K均值聚类算法

针对传统[K]均值聚类算法中存在的聚类结果依赖于初始聚类中心及易陷入局部最优等问题,提出一种基于样本密度的全局优化[K]均值聚类算法（KMS-GOSD）。在迭代过程中,KMS-GOSD算法首先通过高斯模型得到所有聚类中心的预估计密度,然后将实际密度低于预估计密度最大的聚类中心进行偏移操作。通过优化聚类中心位置,KMS-GOSD算法不仅能提升全局探索能力,而且可以克服对聚类初始中心点的依赖性。采用标准的UCI数据集进行实验对比,发现改进后的算法相比传统的算法有较高的准确率和稳定性。     

一种基于大密度区域的模糊聚类算法

针对模糊C-均值(FCM)算法对初始聚类中心和噪声数据敏感的缺陷,提出一种基于大密度区域的模糊聚类算法.该算法首先利用大密度区域以及样本的密度值变化方法,选取初始聚类中心以及候选初始聚类中心,并依据初始聚类中心与候选初始聚类中心的距离,确定初始聚类中心点,从而有效的克服了随机给定初始聚类中心容易使算法收敛到局部极小的缺陷;其次,分别利用密度函数为样本加权和引用改进的隶属度函数进行优化,有效地提高了模糊聚类的抗噪性;最后实验验证了算法在初始聚类中心的确定,聚类效果和抗噪性方面具有良好的效果.     

基于粒计算的K-medoids聚类算法

传统K-medoids聚类算法的聚类结果随初始中心点不同而波动,且计算复杂度较高不适于处理大规模数据集;快速K-medoids聚类算法通过选择合适的初始聚类中心改进了传统K-medoids聚类算法,但是快速K-medoids聚类算法的初始聚类中心有可能位于同一类簇。为克服传统K-medoids聚类算法和快速K-medoids聚类算法的缺陷,提出一种基于粒计算的K-medoids聚类算法。算法引入粒度概念,定义新的样本相似度函数,基于等价关系产生粒子,根据粒子包含样本多少定义粒子密度,选择密度较大的前K个粒子的中心样本点作为K-medoids聚类算法的初始聚类中心,实现K-medoids聚类。UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的人工模拟数据集实验测试,证明了基于粒计算的K-medoids聚类算法能得到更好的初始聚类中心,聚类准确率和聚类误差平方和优于传统K-medoids和快速K-medoids聚类算法,具有更稳定的聚类结果,且适用于大规模数据集。     

K-means算法初始聚类中心选择的优化

针对传统K-means算法对初始聚类中心敏感的问题,提出了基于数据样本分布情况的动态选取初始聚类中心的改进K-means算法。该算法根据数据点的距离构造最小生成树,并对最小生成树进行剪枝得到K个初始数据集合,得到初始的聚类中心。由此得到的初始聚类中心非常地接近迭代聚类算法收敛的聚类中心。理论分析与实验表明,改进的K-means算法能改善算法的聚类性能,减少聚类的迭代次数,提高效率,并能得到稳定的聚类结果,取得较高的分类准确率。     

优化初始聚类中心的K-means聚类算法

针对传统K-means算法对初始中心十分敏感,聚类结果不稳定问题,提出了一种改进K-means聚类算法。该算法首先计算样本间的距离,根据样本距离找出距离最近的两点形成集合,根据点与集合的计算公式找出其他所有离集合最近的点,直到集合内数据数目大于或等于[α]（[α]为样本集数据点数目与聚类的簇类数目的比值）,再把该集合从样本集中删除,重复以上步骤得到K（K为簇类数目）个集合,计算每个集合的均值作为初始中心,并根据K-means算法得到最终的聚类结果。在Wine、Hayes-Roth、Iris、Tae、Heart-stalog、Ionosphere、Haberman数据集中,改进算法比传统K-means、K-means++算法的聚类结果更稳定;在Wine、Iris、Tae数据集中,比最小方差优化初始聚类中心的K-means算法聚类准确率更高,且在7组数据集中改进算法得到的轮廓系数和F1值最大。对于密度差异较大数据集,聚类结果比传统K-means、K-means++算法更稳定,更准确,且比最小方差优化初始聚类中心的K-means算法更高效。     

基于聚合距离参数的改进K-means算法

针对传统K均值聚类（K-means）算法随机选择初始中心及K值导致的聚类结果不确定且精度不高问题,提出了一种基于聚合距离的改进K-means算法。首先,基于聚合距离参数筛选出优质的初始聚类中心,并将其作用于K-means算法。然后,引入戴维森堡丁指数（DBI）作为算法的准则函数,循环更新聚类直到准则函数收敛,最后完成聚类。改进算法提供了优质的初始聚类中心及K值,避免了聚类结果的随机性。二维数值型仿真数据的聚类结果表明,改进算法在数据样本数达到10000时仍能保持较好的聚类效果。针对Iris和Seg这两个UCI标准数据集的调整兰德系数,改进算法比传统算法性能分别提高了83.7%和71.0%,最终验证了改进算法比传统算法聚类结果的准确性更高。     

基于相异性度量选取初始聚类中心改进的K-means聚类算法

选取合理的初始聚类中心是正确聚类的前提,针对现有的K-means算法随机选取聚类中心和无法处理离群点等问题,提出一种基于相异性度量选取初始聚类中心改进的K-means聚类算法.算法根据各数据对象之间的相异性构造相异性矩阵,定义了均值相异性和总体相异性两种度量准则;然后据此准则来确定初始聚类中心,并利用各簇中数据点的中位数代替均值以进行后续聚类中心的迭代,消除离群点对聚类准确率的影响.此外,所提出的算法每次运行结果保持一致,在初始化和处理离群点方面具有较好的鲁棒性.最后,在人工合成数据集和UCI数据集上进行实验,与3种经典聚类算法和两种优化初始聚类中心改进的K-means算法相比,所提出的算法具有较好的聚类性能.     

K-means算法的初始聚类中心的优化

传统的K-means算法对初始聚类中心敏感,聚类结果随不同的初始输入而波动,针对K-means算法存在的问题,提出了基于密度的改进的K-means算法,该算法采取聚类对象分布密度方法来确定初始聚类中心,选择相互距离最远的K个处于高密度区域的点作为初始聚类中心,理论分析与实验结果表明,改进的算法能取得更好的聚类结果。     

一种优化初始中心的K—means聚类算法

针对传统K—means聚类算法对初始聚类中心的敏感性和随机性,造成容易陷入局部最优解和聚类结果波动性大的问题,结合密度法和最大化最小距离的思想,提出基于最近高密度点间的垂直中心点优化初始聚类中心的K—means聚类算法。该算法选取相互间距离最大的K对高密度点,并以这足对高密度点的均值作为聚类的初始中心,再进行K—means聚类。实验结果表明,该算法有效排除样本中含有的孤立点,并且聚类过程收敛速度快,聚类结果有更好的准确性和稳定性。     

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.     

基于密度的改进K均值算法及实现

传统的K均值算法的初始聚类中心从数据集中随机产生,聚类结果很不稳定。提出一种基于密度算法优化初始聚类中心的改进K-means算法,该算法选择相互距离最远的k个处于高密度区域的点作为初始聚类中心。实验证明,改进的K-means算法能够消除对初始聚类中心的依赖,聚类结果有了较大的改进。     

新的K-均值算法最佳聚类数确定方法

K-均值聚类算法是以确定的类数k和随机选定的初始聚类中心为前提对数据集进行聚类的。通常聚类数k事先无法确定,随机选定的初始聚类中心容易使聚类结果不稳定。提出了一种新的确定K-均值聚类算法的最佳聚类数方法,通过设定AP算法的参数,将AP算法产生的聚类数作为聚类数搜索范围的上界kmax,并通过选择合适的有效性指标Silhouette指标,以及基于最大最小距离算法思想设定初始聚类中心,分析聚类效果,确定最佳聚类数。仿真实验和分析验证了以上算法方案的可行性。