分类算法和聚类算法（分类算法和聚类算法有哪些）

大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于分类算法和聚类算法的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

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本文目录:

• 1、k-means算法是聚类算法还是分类算法

• 2、聚类算法有哪些

• 3、老师让学习人工智能中常用分类和聚类算法和scilearn包的使用，请问应该怎么学习？

• 4、数据挖掘干货总结（四）--聚类算法

一、k-means算法是聚类算法还是分类算法

一,k-means聚类算法原理

k-means

算法接受参数

k

；然后将事先输入的n个数据对象划分为

k个聚类以便使得所获得的聚类满足：同一聚类中的对象相似度较高；而不同聚类中的对象相似度较小.聚类相似度是利用各聚类中对象的均值所获得一个“中心对

象”（引力中心）来进行计算的.

k-means算法是最为经典的基于划分的聚类方法,是十大经典数据挖掘算法之一.k-means算法的基本思想是：以空间中k个点为中心进行聚类,对最靠近他们的对象归类.通过迭代的方法,逐次更新各聚类中心的值,直至得到最好的聚类结果.

假设要把样本集分为c个类别,算法描述如下：

（1）适当选择c个类的初始中心；

（2）在第k次迭代中,对任意一个样本,求其到c个中心的距离,将该样本归到距离最短的中心所在的类；

（3）利用均值等方法更新该类的中心值；

（4）对于所有的c个聚类中心,如果利用（2）（3）的迭代法更新后,值保持不变,则迭代结束,否则继续迭代.

该算法的最大优势在于简洁和快速.算法的关键在于初始中心的选择和距离公式.

二、聚类算法有哪些

聚类算法有：划分法、层次法、密度算法、图论聚类法、网格算法、模型算法。

1、划分法

划分法(partitioning methods)，给定一个有N个元组或者纪录的数据集，分裂法将构造K个分组，每一个分组就代表一个聚类，K<N。使用这个基本思想的算法有：K-MEANS算法、K-MEDOIDS算法、CLARANS算法。

2、层次法

层次法(hierarchical methods)，这种方法对给定的数据集进行层次似的分解，直到某种条件满足为止。具体又可分为“自底向上”和“自顶向下”两种方案。代表算法有：BIRCH算法、CURE算法、CHAMELEON算法等。

3、密度算法

基于密度的方法(density-based methods)，基于密度的方法与其它方法的一个根本区别是：它不是基于各种各样的距离的，而是基于密度的。这样就能克服基于距离的算法只能发现“类圆形”的聚类的缺点。代表算法有：DBSCAN算法、OPTICS算法、DENCLUE算法等。

4、图论聚类法

图论聚类方法解决的第一步是建立与问题相适应的图，图的节点对应于被分析数据的最小单元，图的边（或弧）对应于最小处理单元数据之间的相似性度量。因此，每一个最小处理单元数据之间都会有一个度量表达，这就确保了数据的局部特性比较易于处理。图论聚类法是以样本数据的局域连接特征作为聚类的主要信息源，因而其主要优点是易于处理局部数据的特性。

5、网格算法

基于网格的方法(grid-based methods)，这种方法首先将数据空间划分成为有限个单元（cell）的网格结构,所有的处理都是以单个的单元为对象的。代表算法有：STING算法、CLIQUE算法、WAVE-CLUSTER算法。

6、模型算法

基于模型的方法(model-based methods)，基于模型的方法给每一个聚类假定一个模型，然后去寻找能够很好的满足这个模型的数据集。通常有两种尝试方向：统计的方案和神经网络的方案。

扩展资料：

聚类分析起源于分类学，在古老的分类学中，人们主要依靠经验和专业知识来实现分类，很少利用数学工具进行定量的分类。随着人类科学技术的发展，对分类的要求越来越高，以致有时仅凭经验和专业知识难以确切地进行分类，于是人们逐渐地把数学工具引用到了分类学中，形成了数值分类学，之后又将多元分析的技术引入到数值分类学形成了聚类分析。聚类分析内容非常丰富，有系统聚类法、有序样品聚类法、动态聚类法、模糊聚类法、图论聚类法、聚类预报法等。

在商业上，聚类可以帮助市场分析人员从消费者数据库中区分出不同的消费群体来，并且概括出每一类消费者的消费模式或者说习惯。它作为数据挖掘中的一个模块，可以作为一个单独的工具以发现数据库中分布的一些深层的信息，并且概括出每一类的特点，或者把注意力放在某一个特定的类上以作进一步的分析；并且，聚类分析也可以作为数据挖掘算法中其他分析算法的一个预处理步骤。

参考资料：百度百科-聚类算法

三、老师让学习人工智能中常用分类和聚类算法和scilearn包的使用，请问应该怎么学习？

1. Scikit-learn

2. Scikit-learn 是基于Scipy为机器学习建造的的一个Python模块，他的特色就是多样化的分类，回归和聚类的算法包括支持向量机，逻辑回归，朴素贝叶斯分类器，随机森林，Gradient Boosting，聚类算法和DBSCAN。而且也设计出了Python numerical和scientific libraries Numpy and Scipy

3. 2.Pylearn2

4. Pylearn是一个让机器学习研究简单化的基于Theano的库程序。

5. 3.NuPIC

6. NuPIC是一个以HTM学习算法为工具的机器智能。HTM是皮层的精确计算方法。HTM的核心是基于时间的持续学习算法和储存和撤销的时空模式。NuPIC适合于各种各样的问题,尤其是检测异常和预测的流数据来源。

7. 4. Nilearn

8. Nilearn 是一个能够快速统计学习神经影像数据的Python模块。它利用Python语言中的scikit-learn 工具箱和一些进行预测建模，分类，解码，连通性分析的应用程序来进行多元的统计。

9. 5.PyBrain

10. Pybrain是基于Python语言强化学习，人工智能，神经网络库的简称。 它的目标是提供灵活、容易使用并且强大的机器学习算法和进行各种各样的预定义的环境中测试来比较你的算法。

11. 6.Pattern

12. Pattern 是Python语言下的一个网络挖掘模块。它为数据挖掘，自然语言处理，网络分析和机器学习提供工具。它支持向量空间模型、聚类、支持向量机和感知机并且用KNN分类法进行分类。

13. 7.Fuel

14. Fuel为你的机器学习模型提供数据。他有一个共享如MNIST, CIFAR-10 (图片数据集), Google’s One Billion Words (文字)这类数据集的接口。你使用他来通过很多种的方式来替代自己的数据。

15. 8.Bob

16. Bob是一个的信号处理和机器学习的工具。它的工具箱是用Python和C++语言共同编写的，它的设计目的是变得更加高效并且减少开发时间，它是由处理图像工具,音频和处理、机器学习和模式识别的大量包构成的。

17. 9.Skdata

18. Skdata是机器学习和统计的数据集的库程序。这个模块对于玩具问题，流行的计算机视觉和自然语言的数据集提供标准的Python语言的使用。

19. 10.MILK

20. MILK是Python语言下的机器学习工具包。它主要是在很多可得到的分类比如SVMS,K-NN,随机森林，决策树中使用监督分类法。 它还执行特征选择。 这些分类器在许多方面相结合,可以形成不同的例如无监督学习、密切关系金传播和由MILK支持的K-means聚类等分类系统。

21. 11.IEPY

22. IEPY是一个专注于关系抽取的开源性信息抽取工具。它主要针对的是需要对大型数据集进行信息提取的用户和想要尝试新的算法的科学家。

23. 12.Quepy

24. Quepy是通过改变自然语言问题从而在数据库查询语言中进行查询的一个Python框架。他可以简单的被定义为在自然语言和数据库查询中不同类型的问题。所以，你不用编码就可以建立你自己的一个用自然语言进入你的数据库的系统。

25. 现在Quepy提供对于Sparql和MQL查询语言的支持。并且计划将它延伸到其他的数据库查询语言。

26. 13.Hebel

27. Hebel是在Python语言中对于神经网络的深度学习的一个库程序，它使用的是通过PyCUDA来进行GPU和CUDA的加速。它是最重要的神经网络模型的类型的工具而且能提供一些不同的活动函数的激活功能，例如动力，涅斯捷罗夫动力，信号丢失和停止法。

28. 14.mlxtend

29. 它是一个由有用的工具和日常数据科学任务的扩展组成的一个库程序。

30. 15.nolearn

31. 这个程序包容纳了大量能对你完成机器学习任务有帮助的实用程序模块。其中大量的模块和scikit-learn一起工作，其它的通常更有用。

32. 16.Ramp

33. Ramp是一个在Python语言下制定机器学习中加快原型设计的解决方案的库程序。他是一个轻型的pandas-based机器学习中可插入的框架，它现存的Python语言下的机器学习和统计工具（比如scikit-learn,rpy2等）Ramp提供了一个简单的声明性语法探索功能从而能够快速有效地实施算法和转换。

34. 17.Feature Forge

35. 这一系列工具通过与scikit-learn兼容的API，来创建和测试机器学习功能。

36. 这个库程序提供了一组工具，它会让你在许多机器学习程序使用中很受用。当你使用scikit-learn这个工具时，你会感觉到受到了很大的帮助。（虽然这只能在你有不同的算法时起作用。）

37. 18.REP

38. REP是以一种和谐、可再生的方式为指挥数据移动驱动所提供的一种环境。

39. 它有一个统一的分类器包装来提供各种各样的操作，例如TMVA, Sklearn, XGBoost, uBoost等等。并且它可以在一个群体以平行的方式训练分类器。同时它也提供了一个交互式的情节。

40. 19.Python 学习机器样品

41. 用的机器学习建造的简单收集。

42. 20.Python-ELM

43. 这是一个在Python语言下基于scikit-learn的极端学习机器的实现。

四、数据挖掘干货总结（四）--聚类算法

本文共计2680字，预计阅读时长七分钟

聚类算法

 

一 、 本质

将数据划分到不同的类里，使相似的数据在同一类里，不相似的数据在不同类里

 

二 、 分类算法用来解决什么问题

文本聚类、图像聚类和商品聚类，便于发现规律，以解决数据稀疏问题

三 、 聚类算法基础知识

1. 层次聚类 vs 非层次聚类

– 不同类之间有无包含关系

2. 硬聚类 vs 软聚类

– 硬聚类：每个对象只属于一个类

– 软聚类：每个对象以某个概率属于每个类

3. 用向量表示对象

– 每个对象用一个向量表示，可以视为高维空间的一个点

– 所有对象形成数据空间（矩阵）

– 相似度计算：Cosine、点积、质心距离

4. 用矩阵列出对象之间的距离、相似度

5. 用字典保存上述矩阵（节省空间）

    D={(1,1):0,(1,2):2,(1,3):6...(5,5):0}

6. 评价方法

– 内部评价法（Internal Evalution）：

• 没有外部标准，非监督式

• 同类是否相似，跨类是否相异

DB值越小聚类效果越好，反之，越不好

– 外部评价法（External Evalution）：

• 准确度（accuracy）: (C11+C22) / (C11 + C12 + C21 + C22)

• 精度（Precision）: C11 / (C11 + C21 )

• 召回（Recall）: C11 / (C11 + C12 )

• F值（F-measure）：

β表示对精度P的重视程度，越大越重视，默认设置为1，即变成了F值，F较高时则能说明聚类效果较好。

四 、 有哪些聚类算法

主要分为 层次化聚类算法 ， 划分式聚类算法 ， 基于密度的聚类算法 ， 基于网格的聚类算法 ， 基于模型的聚类算法等 。

4.1 层次化聚类算法

又称树聚类算法，透过一种层次架构方式，反复将数据进行分裂或聚合。典型的有BIRCH算法，CURE算法，CHAMELEON算法，Sequence data rough clustering算法,Between groups average算法,Furthest neighbor算法,Neares neighbor算法等。

凝聚型层次聚类 ：

先将每个对象作为一个簇，然后合并这些原子簇为越来越大的簇，直到所有对象都在一个簇中，或者某个终结条件被满足。

算法流程：

1. 将每个对象看作一类，计算两两之间的最小距离；

2. 将距离最小的两个类合并成一个新类；

3. 重新计算新类与所有类之间的距离；

4. 重复2、3，直到所有类最后合并成一类。

特点：

1. 算法简单

2. 层次用于概念聚类（生成概念、文档层次树）

3. 聚类对象的两种表示法都适用

4. 处理大小不同的簇

5. 簇选取步骤在树状图生成之后

4.2 划分式聚类算法

预先指定聚类数目或聚类中心，反复迭代逐步降低目标函数误差值直至收敛，得到最终结果。K-means,K-modes-Huang,K-means-CP,MDS_CLUSTER, Feature weighted fuzzy clustering，CLARANS等

经典K-means：

算法流程：

1. 随机地选择k个对象，每个对象初始地代表了一个簇的中心；

2. 对剩余的每个对象，根据其与各簇中心的距离，将它赋给最近的簇；

3. 重新计算每个簇的平均值，更新为新的簇中心；

4. 不断重复2、3，直到准则函数收敛。

特点：

1.K的选择

2.中心点的选择

– 随机

– 多轮随机：选择最小的WCSS

3.优点

– 算法简单、有效

– 时间复杂度：O(nkt)

4.缺点

– 不适于处理球面数据

– 密度、大小不同的聚类，受K的限制，难于发现自然的聚类

4.3 基于模型的聚类算法

为每簇假定了一个模型，寻找数据对给定模型的最佳拟合，同一”类“的数据属于同一种概率分布，即假设数据是根据潜在的概率分布生成的。主要有基于统计学模型的方法和基于神经网络模型的方法，尤其以基于概率模型的方法居多。一个基于模型的算法可能通过构建反应数据点空间分布的密度函数来定位聚类。基于模型的聚类试图优化给定的数据和某些数据模型之间的适应性。

SOM 神经网络算法 ：

该算法假设在输入对象中存在一些拓扑结构或顺序，可以实现从输入空间(n维)到输出平面(2维)的降维映射，其映射具有拓扑特征保持性质,与实际的大脑处理有很强的理论联系。

SOM网络包含输入层和输出层。输入层对应一个高维的输入向量，输出层由一系列组织在2维网格上的有序节点构成，输入节点与输出节点通过权重向量连接。学习过程中，找到与之距离最短的输出层单元，即获胜单元，对其更新。同时，将邻近区域的权值更新，使输出节点保持输入向量的拓扑特征。

算法流程：

1. 网络初始化，对输出层每个节点权重赋初值；

2. 将输入样本中随机选取输入向量，找到与输入向量距离最小的权重向量；

3. 定义获胜单元，在获胜单元的邻近区域调整权重使其向输入向量靠拢；

4. 提供新样本、进行训练；

5. 收缩邻域半径、减小学习率、重复，直到小于允许值，输出聚类结果。

4.4 基于密度聚类算法

只要邻近区域的密度（对象或数据点的数目）超过某个阈值，就继续聚类，擅于解决不规则形状的聚类问题，广泛应用于空间信息处理,SGC,GCHL，DBSCAN算法、OPTICS算法、DENCLUE算法。

DBSCAN：

对于集中区域效果较好，为了发现任意形状的簇，这类方法将簇看做是数据空间中被低密度区域分割开的稠密对象区域；一种基于高密度连通区域的基于密度的聚类方法，该算法将具有足够高密度的区域划分为簇，并在具有噪声的空间数据中发现任意形状的簇。

4.5 基于网格的聚类算法

    基于网格的方法把对象空间量化为有限数目的单元，形成一个网格结构。所有的聚类操作都在这个网格结构（即量化空间）上进行。这种方法的主要优点是它的处理 速度很快，其处理速度独立于数据对象的数目，只与量化空间中每一维的单元数目有关。但这种算法效率的提高是以聚类结果的精确性为代价的。经常与基于密度的算法结合使用。代表算法有STING算法、CLIQUE算法、WAVE-CLUSTER算法等。 

以上就是关于分类算法和聚类算法相关问题的回答。希望能帮到你，如有更多相关问题，您也可以联系我们的客服进行咨询，客服也会为您讲解更多精彩的知识和内容。

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