机器学习-K均值算法(K-Means)案例

2019/10/11 11:03
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背景介绍

这是一种无监督算法,可以解决聚类问题。它的过程遵循一种简单的方法,可以通过一定数量的聚类(假设k个聚类)对给定的数据集进行分类。集群中的数据点对同级组是同质的,并且是异构的。

还记得从墨水印迹中找出形状吗? k表示此活动有点类似。 您查看形状并展开以解释存在多少个不同的群集/种群!

K-均值如何形成聚类:

  1. K均值为每个群集选取k个点,称为质心。

  2. 每个数据点形成具有最接近质心的群集,即k个群集。

  3. 根据现有集群成员查找每个集群的质心。在这里,我们有了新的质心。

  4. 当我们有了新的质心时,请重复步骤2和3。找到每个数据点与新质心的最近距离,并与新的k簇相关联。重复此过程,直到会聚发生为止,即质心不变。


如何确定K的值:

在K均值中,我们有聚类,每个聚类都有自己的质心。 质心和群集中数据点之间的差平方和构成该群集的平方值之和。 同样,当所有聚类的平方和相加时,它成为聚类解的平方和之内的总和。

我们知道,随着簇数的增加,该值会不断减少,但是如果绘制结果,您可能会看到平方距离的总和急剧减小,直到达到某个k值,然后才逐渐减小。 在这里,我们可以找到最佳的群集数量。

下面来看使用Python实现的案例:

'''The following code is for the K-MeansCreated by - ANALYTICS VIDHYA'''
# importing required librariesimport pandas as pdfrom sklearn.cluster import KMeans
# read the train and test datasettrain_data = pd.read_csv('train-data.csv')test_data = pd.read_csv('test-data.csv')
# shape of the datasetprint('Shape of training data :',train_data.shape)print('Shape of testing data :',test_data.shape)
# Now, we need to divide the training data into differernt clusters# and predict in which cluster a particular data point belongs.
'''Create the object of the K-Means modelYou can also add other parameters and test your code hereSome parameters are : n_clusters and max_iterDocumentation of sklearn KMeans:
https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.cluster.KMeans.html '''
model = KMeans()
# fit the model with the training datamodel.fit(train_data)
# Number of Clustersprint('\nDefault number of Clusters : ',model.n_clusters)
# predict the clusters on the train datasetpredict_train = model.predict(train_data)print('\nCLusters on train data',predict_train)
# predict the target on the test datasetpredict_test = model.predict(test_data)print('Clusters on test data',predict_test)
# Now, we will train a model with n_cluster = 3model_n3 = KMeans(n_clusters=3)
# fit the model with the training datamodel_n3.fit(train_data)
# Number of Clustersprint('\nNumber of Clusters : ',model_n3.n_clusters)
# predict the clusters on the train datasetpredict_train_3 = model_n3.predict(train_data)print('\nCLusters on train data',predict_train_3)
# predict the target on the test datasetpredict_test_3 = model_n3.predict(test_data)print('Clusters on test data',predict_test_3)

运行结果:

Shape of training data : (100, 5)Shape of testing data : (100, 5)
Default number of Clusters : 8
CLusters on train data [6 7 0 7 6 5 5 7 7 3 1 1 3 0 7 1 0 4 5 6 4 3 3 0 4 0 1 1 0 3 4 3 3 0 0 1 2 1 4 3 0 2 1 1 0 3 3 0 7 1 3 0 5 1 0 1 5 4 6 4 3 6 5 0 3 0 4 33 1 5 1 6 5 7 7 6 3 5 3 5 3 1 5 2 5 0 3 2 3 4 7 1 0 1 5 3 6 1 6]Clusters on test data [3 6 2 0 5 6 0 3 5 2 3 4 5 5 5 3 3 5 5 70 0 5 5 3 5 0 6 5 0 1 6 3 5 6 0 1 7 3 0 0 6 2 0 5 3 5 7 3 3 4 6 3 1 6 3 1 3 3 2 3 3 5 1 7 5 1 53 3 5 2 0 1 5 0 3 0 3 6 3 5 4 0 2 6 3 5 6 0 6 4 3 5 0 6 6 6 1 0]
Number of Clusters : 3
CLusters on train data [2 0 1 0 2 1 2 0 0 2 0 0 2 1 0 0 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 0 0 1 2 2 2 2 1 1 0 2 0 2 2 1 2 0 0 1 2 2 1 0 0 2 1 2 0 1 0 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 22 0 1 0 2 2 0 0 0 2 0 2 2 2 0 2 2 2 1 2 2 2 2 0 0 1 0 2 2 2 0 2]Clusters on test data [2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 2 01 1 2 2 2 2 1 2 2 1 0 2 2 2 2 1 0 0 2 1 1 2 2 1 2 2 2 0 2 2 2 2 2 0 2 2 0 2 2 2 2 2 2 0 0 2 0 22 2 0 2 1 0 2 1 2 1 2 0 2 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2 0 1]

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