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(数据科学学习手札16)K-modes聚类法的简介&Python与R的实现
阅读量:433 次
发布时间:2019-03-06

本文共 1748 字,大约阅读时间需要 5 分钟。

K-modes算法是一种专门针对属性型数据(分类变量)的聚类方法,它通过使用每个簇的众数作为聚类中心来实现聚类任务。与K-means不同,K-modes algorithm特点是能够处理离散或分段的数据类型,并且在时间复杂度上通常低于K-means。以下是关于K-modes算法及其在Python和R中的实现的详细介绍。

K-modes算法概述

K-modes算法的主要步骤如下:

  • 初始化聚类中心:随机选择k个聚类中心,每个中心是一个属性向量。
  • 分配样本到簇:将每个样本与距离最近的聚类中心对应的簇进行分配,距离定义为不同属性值的个数。
  • 更新簇中心:根据分配到的样本,更新每个簇中心的值为该簇样本的众数。
  • 迭代计算:重复步骤2和3,直到总距离不再降低。
  • Python中的K-modes实现

    在Python中,我们可以使用第三方包kmodes来实现K-modes算法。以下是一个简单的示例:

    import numpy as npfrom kmodes import kmodes# 生成互相无交集的离散属性样本集data1 = np.random.randint(1, 6, (10000, 10))  # 每个样本有10个属性,取值范围1到6data2 = np.random.randint(6, 12, (10000, 10))  # 每个样本有10个属性,取值范围6到12data = np.concatenate((data1, data2))# 进行K-modes聚类,指定聚类数目为2km = kmodes.KModes(n_clusters=2)clusters = km.fit_predict(data)# 计算正确归类率score = np.sum(clusters[:int(len(clusters)/2)]) + (len(clusters)/2 - np.sum(clusters[int(len(clusters)/2):]))score = score / len(clusters)if score >= 0.5:    print('正确率:', score)else:    print('正确率:', 1 - score)

    R中的K-modes实现

    在R中,使用klaR包可以实现K-modes算法。以下是示例:

    library(klaR)# 生成互相无交集的离散属性样本集data1 <- matrix(sample(1:3, size=1000, replace=T), nrow=100)data2 <- matrix(sample(4:6, size=1000, replace=T), nrow=100)data <- rbind(data1, data2)# 进行K-modes聚类,指定聚类数目为2km <- kmodes(data, modes=2)s <- km$clusterif(mean(s[1:100] < 1.5)){    score <- sum(s[1:100]) + sum(s[101:200] - 1)    score <- score / 200    cat('正确率:', score)} else{    score <- sum(s[1:100] - 1) + sum(s[101:200])    score <- score / 200    cat('正确率:', round(score, 3))}

    注意事项

  • 数据类型:K-modes算法假设数据是离散的。如果数据中存在连续型变量,可能需要先进行离散化处理。
  • 选择聚类数目k:选择合适的聚类数目k对于算法性能至关重要。可以通过轮廓系数或其他评估指标来确定。
  • 性能优化:对于大数据集,K-modes算法可以通过并行化来提高性能,特别是在Python中,可以结合sklearn或xgboost等库实现并行计算。
  • 总结

    K-modes算法为属性型数据的聚类提供了一种有效的解决方案,特别适用于分类变量。通过Python和R的实现,我们可以轻松地对数据进行聚类分析,并通过正确率等指标评估聚类效果。选择合适的算法和工具,对于实际项目中的数据分析至关重要。

    转载地址:http://jocuz.baihongyu.com/

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