基于力學(xué)的聚類(lèi)算法.pdf

1、本文著眼于提高聚類(lèi)質(zhì)量，充分地結(jié)合經(jīng)典聚類(lèi)算法的特點(diǎn)，從力與能量的角度來(lái)分析聚類(lèi)，給出了基于力學(xué)的聚類(lèi)算法。其基本思想是將數(shù)據(jù)對(duì)象視為彼此有引力作用的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)間用彈性桿相連，桿間鉸接形成平面桁架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)在力的作用下發(fā)生形變，當(dāng)其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的位移及其所在結(jié)構(gòu)勢(shì)能的變化來(lái)確定點(diǎn)所屬的簇。該算法用力反映數(shù)據(jù)間的關(guān)系，能量作為優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)，這樣做有以下優(yōu)點(diǎn)：其一，由于力具有合成和分解的特性，那么點(diǎn)間的多個(gè)關(guān)系可以等效地轉(zhuǎn)化為單個(gè)

2、關(guān)系，反之單個(gè)關(guān)系可以根據(jù)需要被分解為多個(gè)關(guān)系。這樣克服了現(xiàn)有聚類(lèi)算法不能兼顧多點(diǎn)間關(guān)系的缺陷。其二，一旦點(diǎn)間有力的作用，那么點(diǎn)就會(huì)因失去平衡狀態(tài)而發(fā)生位移直到再次達(dá)到平衡狀態(tài)為止，點(diǎn)的移動(dòng)體現(xiàn)了“聚”與“散”，這種聚散就完成了聚類(lèi)的過(guò)程，并且這也體現(xiàn)了聚類(lèi)的主動(dòng)性，而非外界強(qiáng)制劃分。其三，能量作為對(duì)聚類(lèi)結(jié)果的優(yōu)化度量，在完成劃分后形成多個(gè)簇，每個(gè)簇都系一個(gè)獨(dú)立單元，每個(gè)單元都蘊(yùn)含內(nèi)能，要使得系統(tǒng)達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)，必然使得其內(nèi)能值最小，因