K-means初始化算法研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，海量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在我們的生產(chǎn)生活中，一種用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱含知識(shí)的技術(shù)——數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，應(yīng)運(yùn)而生。本文首先介紹了數(shù)據(jù)挖掘的過(guò)程，功能和研究方向等。然后介紹了聚類分析的定義及相關(guān)知識(shí)，聚類分析技術(shù)常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)類型和聚類方法等。詳細(xì)介紹了基于劃分的方法中的K-means算法，分析了算法的優(yōu)缺點(diǎn)。最后結(jié)合對(duì)聚類有效性及層次初始化的研究對(duì)K-means算法進(jìn)行了改進(jìn)，針對(duì)其初始化過(guò)程中存在的聚類中心與聚類數(shù)目需要事先已知

2、的不足，設(shè)計(jì)了一種能夠自動(dòng)確定聚類中心與聚類數(shù)目的新算法——DHIKM算法。本文的主要工作包含以下幾點(diǎn):
　　首先對(duì)聚類有效性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行研究，找出能夠?qū)垲惤Y(jié)果給出較合理評(píng)價(jià)的指標(biāo)。在不同特征數(shù)據(jù)集的對(duì)比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)常用的聚類有效性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則VIn與DBI指標(biāo)在對(duì)K-means算法均勻效應(yīng)的捕獲能力，對(duì)聚類結(jié)果中數(shù)據(jù)成員變動(dòng)的敏感性及發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集聚類個(gè)數(shù)的能力方面表現(xiàn)良好。
　　接著研究了基于遺傳算法的K-means方法，即采用

3、遺傳算法來(lái)確定初始聚類中心，給出了詳細(xì)的算法流程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　然后對(duì)層次初始化方法進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一種能夠合理確定初始中心的方法:對(duì)數(shù)據(jù)層層抽樣，對(duì)抽樣結(jié)束層進(jìn)行聚類，將聚類中心映射到下一層作為該層的初始聚類中心并聚類，依此類推直到原始數(shù)據(jù)層，得到原始數(shù)據(jù)層的初始聚類中心，這樣就確定了原始數(shù)據(jù)集的初始聚類中心。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示層次初始化方法能夠有效減少需要計(jì)算的數(shù)據(jù)量并準(zhǔn)確的找出初始聚類中心從而減少算法迭代次數(shù)，提高收斂速度。

4、>　　最后將層次初始化方法與DBI指標(biāo)結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于DBI的層次初始化的K-means算法(DBI based Hierarchical Initialization K-means，簡(jiǎn)稱DHIKM)。該方法首先將原始數(shù)據(jù)網(wǎng)格化并層層抽樣，減小需要計(jì)算的數(shù)據(jù)量;然后在抽樣結(jié)束層的聚類過(guò)程中利用DBI指標(biāo)確定最佳聚類數(shù)目;最后自上而下將抽樣結(jié)束層的聚類中心映射到下一層作為初始聚類中心并聚類得到該層的聚類中心后繼續(xù)映射，依此類推直到原