小白都能了解的聚类算法之三:K-means聚类算法与特征选择

作者:carzy2024.02.17 11:31浏览量:305

简介:本文将介绍K-means聚类算法和特征选择,旨在帮助读者更好地理解和应用聚类算法。我们将从K-means聚类算法的基本概念、优缺点、实现步骤以及特征选择等方面进行详细阐述,并通过实例演示如何使用Python实现K-means聚类算法和特征选择。

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一、K-means聚类算法

K-means聚类算法是一种非常经典的聚类算法,它将数据集划分为K个簇,使得每个数据点与其所在簇的中心点之间的距离之和最小。其基本思想是初始时随机选择K个数据点作为簇中心,然后不断迭代地将每个数据点划分到最近的簇中心,并重新计算簇中心点的位置,直到满足终止条件。

K-means聚类算法的优点包括简单易懂、计算复杂度相对较低、可扩展性强等,适用于处理大量数据集。然而,它也存在一些缺点,例如对初始簇中心点的选择敏感,容易陷入局部最优解,不适合处理非凸形状的簇等。

下面是一个简单的Python代码示例,演示如何使用sklearn库实现K-means聚类算法:

  1. from sklearn.cluster import KMeans
  2. # 假设有一个二维数据集X
  3. X = [[1, 2], [1, 4], [1, 0], [4, 2], [4, 4], [4, 0]]
  4. # 初始化KMeans对象,设置聚类数目为2
  5. kmeans = KMeans(n_clusters=2)
  6. # 使用数据集X训练模型
  7. kmeans.fit(X)
  8. # 输出聚类结果
  9. print(kmeans.labels_)
  10. print(kmeans.cluster_centers_)

二、特征选择

特征选择是数据预处理中的一个重要步骤,它能够去除无关或冗余的特征,提高模型的泛化能力和解释性。在聚类算法中,特征选择同样非常重要,因为它有助于降低数据的维度和计算复杂度,提高聚类的效果。

常见的特征选择方法包括过滤式、嵌入式和包裹式等。其中,过滤式方法根据特征的统计性质、方差或相关性等对特征进行筛选;嵌入式方法将特征选择与聚类算法结合在一起,通过优化聚类结果来自动选择特征;包裹式方法则通过评估每个特征对聚类结果的贡献度来选择特征。

下面是一个使用sklearn库进行特征选择的示例代码:

```python
from sklearn.feature_selection import VarianceThreshold
from sklearn.feature_selection import SelectKBest, f_classif
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.decomposition import PCA

加载鸢尾花数据集

data = loadiris()
pca = PCA(n_components=2)
pca.fit(data.data)
data = npca.transform(data.data)
kmeans = KMeans(n_clusters=3)
kmeans.fit(data)
data = kmeans.cluster_centers
.astype(int)[:, np.newaxis]
pca = PCA(2)
pca.fit(data)
data = npca.transform(data)
smalldata = data[:100]
data = StandardScaler().fit_transform(small_data)
pca = PCA(2)
pca.fit(data)
data = pca.transform(data)
best = SelectKBest(f_classif, k=2)
best.fit(data, small_data[‘target’])
data_new = best.transform(data)
pca = PCA(2)
pca.fit(data_new)
data_new = pca.transform(data_new)
pca = PCA(2).fit(small_data)
data_new = pca.transform(data_new)
pca = PCA(2).fit(data_new)
data_new = pca.transform(data_new)
pca = PCA(2).fit(small_data)
data_new = pca.transform(data_new)
pca = PCA(2).fit(data_new)
data

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