python实现密度聚类(模板代码+sklearn代码)

Ava ·

更新时间:2024-09-21

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本人在此就不搬运书上关于密度聚类的理论知识了，仅仅实现密度聚类的模板代码和调用skelarn的密度聚类算法。
有人好奇，为什么有sklearn库了还要自己去实现呢？其实，库的代码是比自己写的高效且容易，但自己实现代码会对自己对算法的理解更上一层楼。


#调用科学计算包与绘图包
import numpy as np
import random
import matplotlib.pyplot as plt


# 获取数据
def loadDataSet(filename):
  dataSet=np.loadtxt(filename,dtype=np.float32,delimiter=',')
  return dataSet


#计算两个向量之间的欧式距离
def calDist(X1 , X2 ):
  sum = 0
  for x1 , x2 in zip(X1 , X2):
    sum += (x1 - x2) ** 2
  return sum ** 0.5


#获取一个点的ε-邻域（记录的是索引）
def getNeibor(data , dataSet , e):
  res = []
  for i in range(dataSet.shape[0]):
    if calDist(data , dataSet[i])<e:
      res.append(i)
  return res


#密度聚类算法
def DBSCAN(dataSet , e , minPts):
  coreObjs = {}#初始化核心对象集合
  C = {}
  n = dataSet.shape[0]
  #找出所有核心对象，key是核心对象的index，value是ε-邻域中对象的index
  for i in range(n):
    neibor = getNeibor(dataSet[i] , dataSet , e)
    if len(neibor)>=minPts:
      coreObjs[i] = neibor
  oldCoreObjs = coreObjs.copy()
  k = 0#初始化聚类簇数
  notAccess = list(range(n))#初始化未访问样本集合（索引）
  while len(coreObjs)>0:
    OldNotAccess = []
    OldNotAccess.extend(notAccess)
    cores = coreObjs.keys()
    #随机选取一个核心对象
    randNum = random.randint(0,len(cores)-1)
    cores=list(cores)
    core = cores[randNum]
    queue = []
    queue.append(core)
    notAccess.remove(core)
    while len(queue)>0:
      q = queue[0]
      del queue[0]
      if q in oldCoreObjs.keys() :
        delte = [val for val in oldCoreObjs[q] if val in notAccess]#Δ = N(q)∩Γ
        queue.extend(delte)#将Δ中的样本加入队列Q
        notAccess = [val for val in notAccess if val not in delte]#Γ = Γ\Δ
    k += 1
    C[k] = [val for val in OldNotAccess if val not in notAccess]
    for x in C[k]:
      if x in coreObjs.keys():
        del coreObjs[x]
  return C


# 代码入口
dataSet = loadDataSet(r"E:\jupyter\sklearn学习\sklearn聚类\DataSet.txt")
print(dataSet)
print(dataSet.shape)
C = DBSCAN(dataSet, 0.11, 5)
draw(C, dataSet)

结果图：

下面是调用sklearn库的实现


db = skc.DBSCAN(eps=1.5, min_samples=3).fit(dataSet) #DBSCAN聚类方法 还有参数，matric = ""距离计算方法
labels = db.labels_ #和X同一个维度，labels对应索引序号的值 为她所在簇的序号。若簇编号为-1，表示为噪声
print('每个样本的簇标号:')
print(labels)
raito = len(labels[labels[:] == -1]) / len(labels) #计算噪声点个数占总数的比例
print('噪声比:', format(raito, '.2%'))
n_clusters_ = len(set(labels)) - (1 if -1 in labels else 0) # 获取分簇的数目
print('分簇的数目: %d' % n_clusters_)
print("轮廓系数: %0.3f" % metrics.silhouette_score(X, labels)) #轮廓系数评价聚类的好坏
for i in range(n_clusters_):
  print('簇 ', i, '的所有样本:')
  one_cluster = X[labels == i]
  print(one_cluster)
  plt.plot(one_cluster[:,0],one_cluster[:,1],'o')
plt.show()

到此这篇关于python实现密度聚类(模板代码+sklearn代码)的文章就介绍到这了,更多相关python 密度聚类内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！

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