層次聚類

層次聚類分支

1)分裂法
從上到下對(duì)大類別進(jìn)行分割
2)凝聚法
從下到上對(duì)小類別進(jìn)行聚合

層次聚類優(yōu)點(diǎn)

kmeans中需要人工確定聚類類別K基于初始化聚類中心包竹,這將會(huì)很大程度上影響聚類效果审姓。
而層次聚類避免了這一問(wèn)題赴肚。

分裂法

分裂法指的是初始時(shí)將所有的樣本歸為一個(gè)類簇,然后依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行逐漸的分裂,直到達(dá)到某種條件或者達(dá)到設(shè)定的分類數(shù)目辰斋。用算法描述:

輸入:樣本集合D代芜,聚類數(shù)目或者某個(gè)條件(一般是樣本距離的閾值埠褪,這樣就可不設(shè)置聚類數(shù)目)

輸出:聚類結(jié)果

    1.將樣本集中的所有的樣本歸為一個(gè)類簇;

    repeat:

    2.在同一個(gè)類簇(計(jì)為c)中計(jì)算兩兩樣本之間的距離挤庇,找出距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)樣本a,b钞速;

    3.將樣本a,b分配到不同的類簇c1和c2中嫡秕;

    4.計(jì)算原類簇(c)中剩余的其他樣本點(diǎn)和a渴语,b的距離,若是dis(a)<dis(b)昆咽,則將樣本點(diǎn)歸到c1中驾凶,否則歸到c2中;

    util: 達(dá)到聚類的數(shù)目或者達(dá)到設(shè)定的條件

舉例:
在平面上有6個(gè)點(diǎn):p0(1,1), p1(1,2), p2(2,2), p3(4,4), p4(4,5), p5(5,6)潮改,我現(xiàn)在需要對(duì)這6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行聚類狭郑,對(duì)應(yīng)著上邊的步驟我可以這樣做:

  1. 將所有的點(diǎn)歸為一個(gè)類簇c(p0,p1,p2,p3,p4,p5)

  2. repeat:
    1)在類簇c中計(jì)算他們的距離(簡(jiǎn)單的歐式距離)我們可以得到:



    2)確定最遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn):
    首輪計(jì)算得到距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn)為 p0 和 p5,
    3)確定簇:
    將 p0 分配到類簇 c1汇在,將 p5 分配到類簇c2翰萨;
    4)為每個(gè)簇分配點(diǎn):
    查表可以看出,剩余的點(diǎn)中p1和p2與p0的距離小糕殉,所以將它們兩個(gè)歸到類簇c1中亩鬼;p3和p4與p5的距離小,所以將它們兩個(gè)歸到類簇c2中阿蝶。這樣我們得到了一次新的聚類 結(jié)果c1=(p1,p2,p3),c2=(p3,p4,p5);

  3. Util:
    若僅要求聚類為兩個(gè)類別雳锋,則聚類結(jié)束。
    若要求一個(gè)簇中最大樣本間距離不超過(guò)sqrt(2)羡洁,那么需要返回repeat繼續(xù)聚類:
    因?yàn)閏1中的樣本的距離都不大于sqrt(2)玷过,所以不需要再分了;而類簇c2中的dis(p3,p5)=sqrt(5)>sqrt(2),還需要繼續(xù)分筑煮,c2最后分聚類成兩個(gè)類(p3,p4)和(p5),這樣我們最終得到了三個(gè)類簇(p1,p2,p3)辛蚊、(p3,p4)和(P5)。

凝聚法

凝聚法與分裂法整好相反真仲,是先將每個(gè)樣本點(diǎn)看做一個(gè)簇袋马,然后再根據(jù)某種規(guī)則對(duì)小的類簇進(jìn)行合并,直到達(dá)到距離閾值的條件或者達(dá)到設(shè)定的分類數(shù)秸应。
算法流程如下:

輸入:樣本集合D虑凛,聚類數(shù)目或者某個(gè)條件(一般是樣本距離的閾值碑宴,這樣就可不設(shè)置聚類數(shù)目)

 輸出:聚類結(jié)果

      將樣本集中的所有的樣本點(diǎn)都當(dāng)做一個(gè)獨(dú)立的類簇;

       repeat:

            1).計(jì)算兩兩類簇之間的距離桑谍,找到距離最小的兩個(gè)類簇c1和c2延柠;

            2).合并類簇c1和c2為一個(gè)類簇;

       util: 達(dá)到聚類的數(shù)目或者達(dá)到設(shè)定的條件

上述算法流程中锣披,對(duì)于計(jì)算兩兩簇之間的距離有較多的方法:
1)取兩個(gè)簇中最近的兩個(gè)樣本點(diǎn)作為簇間距離
2)取兩個(gè)簇中最遠(yuǎn)的兩個(gè)樣本點(diǎn)作為簇間距離
3)將兩個(gè)簇中兩兩點(diǎn)間的距離均值作為簇間距離
4)將兩個(gè)簇中兩兩點(diǎn)間的距離的中位數(shù)作為簇間距離
5)將兩個(gè)簇中兩兩點(diǎn)間的距離求和除以除以兩個(gè)簇的樣本總數(shù)

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